Influența solicitărilor mecanice asupra longevității rășinilor compozite Doctorand Adriana Caracostea Conducător de doctorat Prof. Dr. Mîndra Eugenia… [301922]

ȘCOALA DOCTORALĂ

TEZĂ DE DOCTORAT

Influența solicitărilor mecanice asupra longevității rășinilor compozite

Doctorand: [anonimizat]

„A journey of a thousand miles begins with a single step”

Confucius

LISTA DE PUBLICAȚII

Articole publicate in extenso ca rezultat al cercetării doctorale

1. Caracostea (Objelean) A, Silaghi-Dumitrescu L, Furtoș G, [anonimizat]. [anonimizat]. J [anonimizat]. ISI Factor de impact -0.429(studiu cuprins în capitolul 6).

2. Caracostea (Objelean) A, Morar N, Florea A, Șoancă A, Badea ME. Two-body wear simulation influence on some direct and indirect dental resin biocomposites – A qualitative analysis. Acta Bioeng Biomech 2016;18(3). doi: 10.5277/ABB-00480-2015-03. ISI Factor de impact -0.894 (studiu cuprins în capitolul 7).

3. Caracostea(Objelean) A, Labuneț A, Silaghi-Dumitrescu L, Moldovan M, Sava S, Badea ME. [anonimizat]. KEM – Biomaterials and Regenerative Biomedicine 2016; 695: 77-82; doi:10.4028/www.scientific.net/KEM.695.77. ISI Factor de impact -0.19 (studiu cuprins în capitolul 8).

CUPRINS

ABREVIERI UTILIZATE IN TEXT

INTRODUCERE

Scopul stomatologiei restaurative este de a reface morfologia și funcția structurilor dure dentare afectate de anumite leziuni carioase și de a [anonimizat]. [anonimizat] a amalgamului, dar și ca o variantă acceptabilă a restaurărilor protetice de mici dimensiuni.

Știința a [anonimizat], nanocompozitele hibride. Cerința cea mai importantă din cadrul proprietăților acestor materiale este aceea de a se asigura o [anonimizat]-fizice mult îmbunătățite. [anonimizat], în sensul unui efect crescut în zona laterală comparativ cu cea anterioară. [anonimizat], rezultând în acest fel o scădere a performanței clinice a materialului. Astfel, [anonimizat], [anonimizat].

[anonimizat] s-au bazat pe evaluarea performanțelor materialelor dentare restaurative în cazul unor situații clinice și de laborator ce au avut ca principal criteriu de includere doar acei subiecți sau probe care nu au dezvoltat sau prezentat forțe ocluzale parafuncționale (bruxism, [anonimizat], etc.). [anonimizat] a fost de a evalua și de a [anonimizat] apariție recentă pe piața stomatologică. Astfel, am utilizat și combinat modele recente de testare in vitro (simularea masticației, bruxismului și a ligamentului periodontal) cu metode de evaluare în laborator deja consacrate.

Restaurarea directă a dinților din zona laterală are ca cerință principală utilizarea unor rășini diacrilice compozite cu proprietăți fizico-mecanice adecvate. Astfel, un alt obiectiv al tezei a fost de a evalua prin intermediul unui chestionar materialele de restaurare directă utilizate cel mai des la ora actuală în cazul existenței unor forțe ocluzale parafuncționale, dar și care este tendința actuală a medicilor dentiști din România în ce privește retratamentul coronar la nivelul dinților posteriori, luând în considerare informațiile din literatura existentă.

Fenomenul de uzura și oboseală ciclică îmreună cu proprietățile fizico-mecanice sunt procese ce pot afecta direct longevitatea intraorală a unei rășini compozite. În studiul doi am evaluat comparativ degradarea mecanică și hidrolitică a patru rășini compozite nanohibride. Studiul trei a analizat fenomenul de uzură și oboseală termo-mecanică din 2 direcții: a) rezistența la uzură prin abrazie în urma procesului de finisare și lustruire a materialelor mai sus amintite și respectiv, analiza calitativă a influenței abraziei simulate prin uzură de tip „two-body” asupra unor rășini compozite directe și indirecte utilizând metode de evaluare micro- și macro-morfologice. Aceste studii au fost realizate în colaborare cu colectivul din cadrul Departamentului de Compozite Polimerice al Institutului de Cercetări în Chimie “Raluca Ripan”, Facultatea de Fizica, Universitatea Babeș-Bolyai, Cluj-Napoca, dar și cu Disciplinele de Parodontologie (Facultatea de Medicină dentară), Fizică Biofizică, (Facultatea de Farmacie) și Biologie celulară și moleculară (Facultatea de Medicină), Universitatea de Medicină și Farmacie “Iuliu Hațieganu”, Cluj-Napoca.

Cavitatea orală este un mediu complex multifactorial a cărui efecte asupra restaurărilor dentare, de cele mai multe ori, nu pot fi analizate clinic separat. La ora actuală, avem la dispoziție aparate care pot să simuleze anumite situații clinice particulare, astfel încât să analizăm în detaliu acele efecte ce duc la degradarea acestor materiale de restaurare dentară. În studiul patru am implementat un model in vitro de simulare a masticației și a ligamentului periodontal, a cărui efect asupra performanței de sigilare marginală a fost testat și evaluat cantitativ în comparație cu alte două metode de îmbătrânire a interfeței dinte-restaurare. Al cincilea studiu a utilizat același model de simulare mai sus amintit, și a avut ca obiectiv evaluarea fenomenului de oboseală ciclică a unor rășini compozite directe (una de apariție recentă și un giomer) în cazul simularii unor forțe de ocluzie parafuncționale. Ambele studii au fost implementate cu ajutorul Aparatului de simulare a masticației (CS 4.2, SD Mechatronik, Germania) achiziționat în cadrul proiectului de Grant ENDODENT- “Biomateriale complexe cu grad avansat de specificitate utilizate in tratamentele endodontice“, PARTENERIATE 72-190/2008, având perioada de desfășurare între 2008-2011, în cadrul căruia am participat ca membru. De asemenea, studiul (4) a fost realizat în colaborare cu colectivul Disciplinei de Propedeutică dentară, Facultatea de Medicină dentară, Universitatea de Medicină și Farmacie “Iuliu Hațieganu”, Cluj-Napoca.

Doresc să adresez calde mulțumiri tuturor celor care în diverse situații și împrejurări m-au sprijinit moral, cu sfaturi sau idei, pe parcursul întregii cercetări științifice, finalizate prin elaborarea tezei de față:D-nei Prof. dr. Mîndra Eugenia Badea, D-nei Conf. dr. Codruța Nicola, Șef Lucr. dr. Sorina Sava și Prof. dr. Diana Dudea, de la Universitatea de Medicină și Farmacie “Iuliu Hațieganu”, Cluj-Napoca, de asemenea, D-nei dr. Ing. Mărioara Moldovan și întregului colectiv din cadrul Institutului de Cercetări în Chimie “Raluca Ripan”, Departamentul de Compozite polimerice, Cluj-Napoca.

STADIUL

ACTUAL

AL

CUNOAȘTERII

Capitolul 1. Utilizarea rășinilor diacrilice compozite în stomatologia restaurativ-conservativă

1.1. Considerații generale

Stomatologia restaurativă își are începuturile încă din timpuri străvechi, utilizându-se diverse metode de refacere a structurii dentare,. Însă, odată cu apariția de noi tehnologii și materiale, s-au dezvoltat și principii noi de preparare și aplicare a materialului dentar folosit cu scop restaurativ (Fig. 1).

Fig. . Reprezentare schematică a evoluției materialelor dentare din rășini compozite și respectiv a sistemelor adezive.

Mijlocul secolului XX a găsit lumea stomatologică împărțită în cei ce utilizează amalgamul și respectiv, în cei ce utilizează cimenturile silicatice. Totuși nici una din variantele de materiale restaurative existente în acea perioadă nu putea fi considerată materialul de elecție: pe de o parte, aplicarea amalgamului necesita prepararea de cavități retentive, având ca rezultat o restaurare dentară nefizionomică retenționată mecanic, dar cu rezistență corespunzătoare, și pe de altă parte, aplicarea în condiții similare amalgamului, a cimenturilor silicatice, având ca rezultat o restaurare nefizionomică în zonele cu cerințe estetice, asociată de cele mai multe ori cu apariția sensibilității post-operatorii sau chiar a afecțiunilor pulpare2. Astfel dorința de utilizare a unor materiale ale căror proprietăți optice să se aproprie cât mai mult de nuanța naturală a dinților, dar care să ofere și o rezistență în timp, a făcut ca cimenturile silicatice să fie înlocuite treptat cu rășini acrilice autopolimerizabile neșarjate, care începând cu anii 1950 au fost înlocuite cu rășinile diacrilice compozite aplicate cu ajutorul agenților adezivi (Fig.1).

Odată cu apariția conceptului de „hibridizare dentinară”, bazat pe utilizarea agenților adezivi dentinari,, tehnica de restaurare a cavităților dentare cu rășini diacrilice compozite s-a modificat dramatic de la o perioadă la alta, ducând la apariția și consacrarea de noi tehnici adezive,. Acest fenomen de „hibridizare dentinară” este compus dintr-un complex de mecanisme intricate la nivel molecular,, astfel că, a putut configura noi principii de restaurare dentară conservativă și apariția unei noi identități, și anume, Stomatologia adezivă.

Dezvoltarea de noi formule de sisteme adezive8 (Fig. 1) a dus și la o modificare a tipului de preparație dentară, astfel că, față de primele generații, la ora actuală, aplicarea materialele restaurative din rășini compozite împreună cu agenții adezivi au ca principală indicație prepararea de cavități dentare minim invazive prin conservarea țesuturilor dure dentare.

1.2. Caracteristici de structură primară

Introducerea în 1963 de către R. Bown a noțiunii de „particule de silice ranforsate” cu un silan vinilic pentru o mai bună legătură adezivă cu matricea organică a revoluționat lumea stomatologică de la acea vreme. La ora actuală, bazat pe conceptul introdus de Bown (Fig. 2), materialele dentare restaurativ-estetice din rășini diacrilice compozite pot fi considerate un sistem tri-fazic: a) faza continuă (componenta) organică, b) faza discontinuă (componenta) anorganică și c) faza (componenta) silanică (agenții de cuplare). Tot mai des se amintește de o a patra componentă, și anume, sistemele de inițiere a polimerizării,.

Fig. 2. Elementele componente ale unei RDC imaginate de R. Bown în 1963 și explicate de S.C. Bayne.

1.2.1. Faza organică

Matricea organică sau faza continuă este compusă în principal din monomeri de bază, reprezentatul cel mai utilizat fiind bisfenol A-glicidil metacrilatul (Bis-GMA) cunoscut și sub denumirea de „rășina lui Bown”. Deoarece monomerul se prezintă ca un lichid foarte vâscos, a fost necesară introducerea monomerilor de diluție, precum trietilenglicol dimetacrilat (TEGDMA). Odată cu dezvoltarea de noi tehnologii, TEGDMA a fost înlocuit cu uretan dimetacrilat (UDMA), Bis-EMA sau alți monomeri dimetacrilați, care au putut fi folosiți singuri sau în combinație, înlocuind astfel Bis-GMA din componența rășinilor compozite. În urma cercetărilor în domeniu s-a încercat introducerea de monomeri multimetacrilați, bazați pe sinteza de derivați dimetacrilați ai bisfenol-A, derivați metilați și fluorinați ai Bis-GMA, derivați uretan dimetacrilați cu grupări aromatice sau alifatice, derivați din acizi biliari sau alții, care să contracareze anumite neajunsuri observate de-a lungul timpului la sistemele Bis-GMA/TEGDMA.

O categorie de monomeri de bază noi sintetizați sunt monomerii monometacrilați ultra-rapizi, compuși din terminații secundare și terțiare de uretani, carbonați, acetali ciclici, morfoline, carbonați ciclici, hydroxi/carboxi, oxazolidone și nuclei aromatici, care conferă monomerului o polimerizare foarte rapidă, ce depășește uneori cea a monomerilor dimetacrilați.

Noile tehnologii în domeniul chimiei polimerilor au dus la apariția unor noi tipuri de molecule pentru monomerii de bază, dezvoltate pentru a contracara anumite neajunsuri observate de-a lungul timpului la RDC-urile pe bază de metacrilați. Astfel de monomeri noi pot fi amintiți: triciclodecan uretan (TCD-DI-HEA), dimetacrilați pe bază de dimer acid, ceramici modificate organic (ormoceri), monomeri Silorani™ pe bază de rășină epoxi, monomer dimetacrilat DX511 DuPont, (Fig.3), sau „silsesquioxan (SSQ)”. Așa cum se observă în Fig. 3, aceste noi tipuri de monomeri prezintă structuri moleculare diferite de monomerii dimetacrilici. Practic, odată cu mixarea acestor molecule cu restul componentelor din compoziția pastei de material compozit, a dus la apariția unor RDC bazate pe noi tipuri de monomeri de bază.

La ora actuală, noul trend în ce privește matricea organică, este dat de adăugarea în compoziția acesteia de diverși compuși, precum monomerii acizi (glicerolfosfat dimetacrilat-GPDM), care în mod normal se folosesc în compoziția agenților adezivi dentinari. Astfel, se încearcă trecerea la un alt nivel și tip de materiale de restaurare, care să îmbine elemente componente și proprietăți ale unui sistem adeziv cu cele ale rășinilor diacrilice compozite convenționale.

Fig. 3. Structura chimică a noilor tipuri de monomeri: a)monomer dimetacrilat pe bază de dimer acid; b)monomer uretanic TCD-DI-HEA; c)monomer dimetacrilat uretanic modificat DX511 DuPont; d)monomer pe bază de siloran; e)monomer pe bază de ormocer,.

1.2.2. Faza anorganică

Umplutura de particule anorganice reprezintă faza discontinuă din compoziția unui RDC convențional, legată de faza continuă a matricii polimerice prin intermediul unui agent de cuplare (Fig. 2). Inițial, particulele de silice au fost primele folosite să ranforseze structura compozitelor fără umplutură. Ulterior s-au folosit particule de cuarț, aluminosilicați și borosilicați de litiu, bariu, zirconiu, silice coloidală și alte tipuri de sticle. Pentru îmbunătățirea diverselor proprietăți ale materialului compozit, mai nou s-au introdus și particule de oxid de titaniu, nano-fibre de sticlă și fibre de sticlă E-scurte, particule cu eliberare de diverși ion de calciu, fosfat și fluorură de calciu sau chiar particule de sticlă cu suprafață pre-reacționată (S-PRG), cu rolul de a inhiba reacția de demineralizare a substratului dur dentar în timpul procesului carios. Cronologic, faza anorganică a suferit diferite modificări, atât din punct de vedere a formei particulelor de umplutură, a gradului de distribuție și șarjare, cât și din punct de vedere al mărimii acestora. Fig. 4 ilustrează aceste schimbări petrecute de-a lungul celor 40 ani de când R. Bown a introdus pentru prima oară noțiunea de rășini compozite șarjate. Conform studiilor și literaturii în domeniu s-a observat că ponderea de șarjare a particulelor de umplutură anorganică poate să varieze între 17-55% volum și 30-85% greutate. Macroumplutura a fost folosită pentru prima dată (Fig. 4), alături de alte componente în cadrul compozitelor convenționale, având o dimensiune a particulelor între 15-20µm, unele particule atingând uneori dimensiunea unui fir de păr uman ( 50µm),. Printre cauzele pentru care clinicienii au renunțat destul de repede la acest tip de compozite se numără și finisarea și lustruirea greu de obținut, uzura accentuată a matricii polimerice cu scăderea implicită în timp a stabilității cromatice, și respectiv lipsa radio-opacității materialului compozit.

Fig. 4. Evoluția particulelor de umplutură anorganică în funcție de tip, formă, mărime și distribuție.

Microumplutura a fost dezvoltată cu scopul principal de a obține niște materiale compozite de restaurare dentară cu un înalt grad de finisare și lustruire. Astfel, dimensiunea particulelor a fost redusă până la dimensiuni de ordin nanometric (40-50 µm) (Fig. 4). S-a observat că, reducerea dimensiunilor particulelor duce implicit și la creșterea raportului volumului de suprafață care poate limita în acest fel încorporarea unui procent mai mare de particule, rezultând astfel, un RDC cu slabe proprietăți mecanice și de manipulare. Deci, RDC cu acest tip de umplutură pot avea o șarjare maximă de 30-60% greutate. Totuși, odată cu apariția microumpluturii, s-au dezvoltat și procedee tehnologice de înglobare a particulelor în matricea organică. Astfel, există trei procedee: A) dispersarea – înglobarea omogenă a particulelor în compoziția RDC; B) prepolomerizarea și dispersarea – înglobarea unor particule mari de compozite cu fază organică și anorganică (1-30 µm) în faza organică, în care au fost dispersate în prealabil particule de silice; C) condensarea și dispersarea – particulele de silice se împachetează (se condensează) formând conglomerate pre-polimerizate (1-25 µm) care vor fi dispersate în faza organică încărcată în prealabil cu particule de silice. Cercetările în domeniu și informațiilor pe care le avem la ora actuală, ne indică faptul că așa-zisele compozite cu „microumplutură” denumite în anii ’70 – ’80 (Fig. 1, Fig. 4) erau de fapt „nanocompozite” din punct de vedere al dimensiunii particulelor.

Umplutura hibridă a fost dezvoltată pentru a obține rășini compozite cu proprietăți fizico-mecanice îmbunătățite. Denumirea ce „compozit hibrid” rezidă din utilizarea mai multor tipuri de particule de umplutură anorganică de diferite mărimi. Dimensiunea particulelor poate să varieze în intervalul 10-50 µm + 40nm (Fig. 4) prin înglobarea și combinarea a trei tipuri de particule: mari, medii, fine. Astfel, se permite înglobarea unui procent cât mai mare de particule de umplutură (90% greutate), dar în volumul cel mai mic posibil. Totuși, compozitele hibride moderne au o proporție de particule de umplutură de 75-80% greutate și o dimensiune de 0.6-1 µm.

Umplutura de tip „small particle” a rezultat din reducerea dimensiunilor particulelor de umplutură convenționale prin intermediul procedeului de măcinare. Au rezultat particule dimensiuni între 1-5 µm, distribuite în proporție de 60-65% volum sau 80% greutate, dar cu o capacitate de șarjare mai mare. Ulterior acestui tip de umplutură i s-a atribuit denumirea de „midiumplutură”. Din dorința de obține particule de umplutură cât mai mici, care să poată fi dispersate într-o proporție cât mai mare, s-au utilizat procedee de frezare și măcinare pentru a obține așa-numitele „miniumpluturi” (0.4-1 µm), care ulterior au fost denumite „umpluturi microhibride” (Fig. 4). Important de menționat diferențierea care apare în cazul dispersării particulelor de umplutură de tip hibrid și obținerea următoarelor tipuri de rășini compozite: omogene-umplutura este dispersată direct în faza organică; heterogene-dispersarea de particule pre-polimerizate și restul de particule în faza organică; modificate-utilizarea de fibre împreuna cu una din variantele mai sus menționate, dispersate în faza organică.

Nanoumplutura este cea mai nou introdusă, în urma dezvoltării nanotehnologiei materialelor (Fig. 1), și are la bază folosirea unor particule de umplutură de dimensiuni nanometrice (1-100nm)4,,. La ora actuală, în funcție de dispersia particulelor la nivelul matricii organice, se pot distinge două categorii de rășini compozite: a) cu nano-umplutură și b) cu particule nano-hibride.

a) Nanoumplutura prezintă particule cu dimensiuni cuprinse între 1-100nm, acestea fiind dispersate direct în maricea organică, fără a mai fi combinate și cu alte particule primare de dimensiuni mai mari. Dimensiunea foarte redusă a particulelor acestui tip de umplutură, chiar mai mică decât a lungimii de undă a radiației din spectrul vizibil (400-800nm), face ca aceste particule să nu disperseze sau să absoarbă lumina la valori semnificative. Această proprietate conferă posibilitatea de obținere a unor nanocompozite cu o transluciditate crescută, deci cu posibilități de utilizare a acestor materiale în zone cu cerințe estetice ridicate. Un alt avantaj major al dimensiunii nanometrice al acestor particule este energia liberă de suprafață mare, care le permite să se lege chimic între ele, cu alte particule sau chiar cu moleculele matricii polimerice în care sunt dispersate. Astfel, pe baza acestei proprietăți au fost dezvoltate acele conglomerate cu dimensiuni nanometrice, numite și „nanoconglomerate”. Din punct de vedere tehnologic au fost sintetizate două tipuri de nano-particule: 1) nanomeri – particule de silice și zirconia modispersate non-agregate și non-conglomerate. Sunt realizate din soluție coloidală, astfel că, se pot obține materiale compozite înalt șarjate. Totuși, această metodă duce și la obținere unor materiale cu proprietăți reologice scăzute; 2) nanoagregate (nanoconglomerate) – au fost sintetizate pentru a contracara dezavantajul amintit mai sus. Ele se obțin prin sinterizarea ușoară a particulelor nanomerice de oxizi sau soluție coloidală de silice și zirconia, pentru a obține agregatele la o anumită dimensiune impusă de proporția de distribuție în material. Dimensiunea particulelor primare de nanomeri utilizate pentru sinteza un agregat poate varia între 5-75 nm, iar dimensiunea unui nanoagregat poate varia în limite largi între 100 nm – < 1 µm, având o mărime medie de 0.6 µm (Fig. 5).

b) Umplutura cu particule nano-hibride – bazându-se pe principiul general al nanoumpluturii pentru care se folosesc dimensiuni nanometrice ale particulelor și cel al microumpluturii, în care se foloseau și particule prepolimerizate, producătorii au adus modificări la nivelul umpluturii anorganice ce compune compozitele microhibride. Astfel, în compoziția acestor materiale au adăugat pe lângă particulele microhibride, mai multe nanoparticule și respectiv nanoparticule pre-polimerizate, dezvoltând un nou grup de materiale compozite, denumite nanohibride sau cu umplutură nanohibridă,.

Fig. 5. A) Imagine de microscopie de baleiaj (SEM) a unui nanoagregat compus din particule de silice; B) Imagine TEM care evidențiază structura și distribuția nanomerilor și a nanoconglomeratelor în cadrul unui material compozit cu nanoumplutură.

1.2.3. Agenți de cuplare (Silani)

Pentru ca umplutura anorganică să se poată dispersa în matricea rășinică este necesară o procedură tehnologică care tratează particulele anorganice cu substanțe chimice bi-funcționale capabile să lege cele două faze. Aceste substanțe se numesc „agenți de cuplare sau silani”, iar procesul tehnologic se numește „silanizare”. Un agent de cuplare tipic folosit în compoziția materialelor compozite este 3-metacriloxipropiltrimetoxisilan (MPTS).

Având în vedere că, la ora actuală, existe o varietate largă de materiale compozite pentru restaurările dentare, și agenții de cuplare sunt la fel de variați. Astfel, pot fi amintiți: n-octiltrimetoxisilan (OTMS) – are o grupare alifatică, ce îl face non-reactiv cu matricea organică, fiind folosit în combinație cu MPTS; silan uretan dimetacrilat (UDMS) – folosit în combinație cu MPTS și OTMS; în cazul materialelor compozite pe bază de Silorani™ (rășini epoxy) întâlnim agentul de cuplare 3-glicidoxipropiltrimetoxisilan (GPS), utilizat pentru a lega umplutura anorganică cu matricea de oxiran; ATES este un organosilan alitrietoxisilan utilizat în cazul nanocompozitelor cu umplutură pe bază de nanoparticule de oxid de Ti (TiO2).

1.2.4. Sistemele de inițiere a polimerizării

După anii `60, primele rășini compozite erau compuse din Bis-GMA având ca sistem de inițiere al polimerizării monomerului, activarea chimică. Aceste materiale era considerate autopolimerizabile, având sistemul inițiator/co-inițiator, benzoilul de peroxid/dimetil paratoluidina (amină terțiară). Din cauza dezavantajelor acestor materiale, observate de-a lungul timpului (vâscozitate inițială prea mare, timp de lucru scurt, stabilitate cromatică scăzută în timp, etc.), s-au sintetizat materialele din rășini compozite folosind un inițiator al polimerizării sensibil la radiația de lumină. Astfel, poate fi amintită camforchinona (CQ) (λmax=468nm), care pentru a forma radicali liberi, a fost mixată cu un co-inițiator, și anume o amină terțiară (dimetilaminoetilmetacrilat-DMAEMA sau etil-4-dimetilaminobenzoat-EDMAB). Aceste materiale compozite au fost denumite rășini diacrilice compozite fotopolimerizabile.

Din dorința de a contracara anumite neajunsuri observate la RDC fotopolimerizabile (polimerizare incompletă, stres în timpul polimerizării, colorație mai gălbuie a materialului final dată de camforchinonă, etc)15,20, cercetările în domeniu au dus și la sinteza altor tipuri de inițiatori ai polimerizării, și anume: 1-fenil-1,2-propandionă (PPD), oxid monoacilfosfină (Lucirin TPO) (λmax=385nm), oxid bisacilfosfină (Irgacure 819) (λmax=379nm)16. S-au observat că acești noi inițiatori prezintă o culoare primară gălbuie mai palidă, ceea ce i-a făcut și mai interesanți decât camforchinona,. Astfel s-au încercat diverse variante de combinare a diferite concentrații ale acestor inițiatori împreună cu camforchinona15,-. De asemenea, și co-inițiatorii inițiali sintetizați, au fost mixați în diverse concentrații15,20,21, pe de o parte, iar pe de altă parte s-a încercat sintetizarea unor noi co-inițiatori compatibili cu noile tipuri de monomeri de bază introduși20-. Având în vedere faptul că s-au observat anumite dezavantaje ale folosirii co-inițiatorilor (separare de fază indusă de polimerizare15) s-a încercat sintetizarea unor așa numite „sisteme de derivați de camforchinonă-amină liberă”21, precum Irgacure 81921, sisteme titanocene sau borat coloranți sau introducerea unor noi tipuri de reacții de fotopolimerizare (reacția tiol-ene, reacții de polimerizare hibridă, reacția de polimerizare cu deschiderea nucleului oxiranic, etc.)15.

Noile cercetări în domeniu s-au concentrat mai nou în jurul compușilor pe bază de germaniu (benzoiltrimetilgermaniu (Ge-1) (λmax=411nm), benzoildietilgermaniu (Ge-2) (λmax=418nm), folosiți ca inițiatori ai rășinilor diacrilice compozite21. S-a arătat eficiența acestor inițiatori, în sensul că, sunt capabili să facă o trecere a luminii roșii mai rapidă, astfel încât să absoarbă mai puternic radiația spectrului vizibil. Mai mult, în urma evaluării minuțioase a reacției de formare a radicalilor liberi din cadrul fotopolimerizării, s-a sintetizat produsul final pe bază de germaniu utilizat ca inițiator și patentat sub denumirea comercială Ivocerin® (bis-(4-metoxibenzoil)dietilgermaniu (Ge-3)) (λmax=408nm)21. Totuși pentru a îmbunătăți proprietățile rășinilor diacrilice compozite (reactivitate mai bună, profunzimea polimerizării cât mai mare, proprietăți mecanice mai bune), producătorii au mixat concentrații corespunzătoare de Ge-3 (Ivocerin) cu camforchinonă și oxid acil-fosfină (un derivat al Lucirin TPO).

1.3. Clasificare

Printre primele clasificări ale RDC pot fi amintite cea făcută de Lutz și Philips în 198314,, care s-a bazat pe distribuția, mărimea și cantitatea de particule încorporate, și împărțea materialele astfel: tradiționale sau convenționale (cu macroumplutură), hibride (cu diferite macroparticule de sticlă și microparticule) și compozite cu microumplutură14. Mai târziu, în 1992 Willems a încercat să evalueze și să clasifice RDC într-un mod mult mai complex, luând în considerare următorii factori: conținutul umpluturii, dimensiunea și distribuția particulelor de umplutură, rugozitatea de suprafață, modulul lui Young, rezistența la compresiune, duritatea de suprafață și morfologia particulelor de umplutură.

O clasificare mai apropiată de variantele de rășini compozite moderne existente la ora actuală și care vine ca o completare a celei a lui Willems, este cea realizată de Bayne SC și colaboratorii în 1994 și adaptată de Roberson TM și colaboratorii în 2002 și care este încă utilizată și la acest moment. Această clasificare împarte materialele compozite în funcție de dimensiunea particulelor din umplutura anorganică în: macroumplutură (tradiționale cu particule între 10-100µm, moderne cu midiumplutură (1-10µm) și cu miniumplutură (0.1-1 µm)), microumplutură (0.01-0.1µm), nanoumplutură (0.005-0.01µm), hibride (cu particule mixte de umplutură; omogene sau heterogene) și modificate 11.

Clasificarea Organizației Internațională a Standardului (ISO) (ISO 4049) împarte materialele din rășini compozite în funcție de indicația de aplicare: 1) materiale compozite indicate pentru obturarea suprafețelor ocluzale și 2) restul de materiale restaurative pe bază de polimeri. Aceeași clasificare sub-împarte aceleași tipuri de materiale în 3 categorii în funcție de sistemul de inițiere a polimerizării: A) clasa 1-materiale autopolimerizabile; B) clasa 2- materiale care fac priză prin intermediul unei energii externe- intraorale (lumina albastră) sau extraorale (căldură) și C) clasa 3- materiale care fac priză prin mecanism dual (prezintă inițiatori ai autopolimerizării, cât și ai fotopolimerizării și/sau ai termopolimerizării).

Având în vedere dezvoltarea destul de rapidă a materialelor din rășini compozite, atât a particulelor de umplutură, cât și a monomerilor de bază, Zimmerli B și colab au propus în 2010 o nouă clasificare bazată pe tipul de matrice organică și moleculele de monomer de bază (Tabel I).

Tabel I. Clasificare RDC în funcție de matricea organică.

1.4. Tendințe structurale noi,

Dezvoltarea nanotehnologiei și dorința de a aduce cât mai multe îmbunătățiri materialelor de restaurare dentară, a dus structura compozițională a acestora într-un domeniu nou. Astfel, în funcție de particulele sau anumite substanțe introduse au dus la împărțirea acestor materiale în funcție de proprietatea care s-a dorit a fi îmbunătățită: a) compozite pe bază de noi particule de umplutură și/sau matrice organică -introducerea de fibre de sticlă, nanoparticule de titania, particule de calciu sau fosfat cu rol în mineralizare, particule pe bază de fluorapatită, molecule hibride de monomer organic-anorganic (silseschioxan, vinil ester metacrilați, tiolene, etc.), molecule de monomer autogravante, etc. b) compozite cu rol antimicrobian – introducerea de agenți pe bază de argint, titan, antibiotice, polietilenamină amoniu cuaternară (PEI), derivați de clor amoniu alchilați, fluor, clorhexidină, particule de oxid de zinc. c) compozite „inteligente” („smart materials”=„sensibile la stimuli”) – sunt materiale care se doresc a avea capacitatea de a-și modifica proprietățile sub influența unor stimuli externi (schimbări de temperatură, stres mecanic, pH, existența unui câmp magnetic sau electric, etc.). Această capacitate se bazează pe fenomene existente deja în natură care folosesc molecule de proteine, acizi nucleici sau polizaharide. d) materiale auto-reparabile („self-repairing materials” sau „self-healing materials”) – se dorește introducerea unor macroparticule capabile să refacă materialul de restaurare dentară fisurat sau fracturat. Totuși cercetările au ajuns la concluzia că introducerea unor microcapsule ar fi mai indicate pentru acest tip de materiale.

Capitolul 2. Tribologia biomaterialelor

2.1. Elemente caracteristice de biotribologie în cavitatea orală

Structurile dure dentare împreună cu cele accesorii (mucoasa gingivală, ligamente periodontale, etc) joacă un rol important, nu atât în masticație, ci și în vorbire și estetica facială. Astfel, lipsa acestui organ complex sau chiar uzura accentuată a dinților, este considerată inacceptabilă dacă depășește anumite limite din punct de vedere estetic, funcțional, biologic, dar mai ales biomecanic,.

Termenul de „tribologie” a fost introdus în 1966 de dr. Peter H. Jost, în „Jost Report”, și este definit ca știința care studiază suprafețele corpurilor în mișcare relativă care vin permanent în contact, pe baza implicării proceselor de uzură, frecare și lubrifiere30. Termenul de „biotribologie” a fost introdus în 1970, iar trei ani mai târziu, definit de Dowson și Wright ca „știința care se ocupă de aspecte tribologice ale sistemelor biologice”30. Această ramură și-a însușit foarte repede această denumire, mai ales în domeniul stomatologic, unde principalul fenomen, „uzura”, a fost observat atât la nivelul dinților naturali, cât și la nivelul materialelor de restaurare dentară. Fenomenul de „uzură” a fost relaționat de-a lungul timpului cu mâncarea crudă (rădăcini, plante, cereale, etc.) consumată în acele vremuri, fenomenul fiind considerat un proces fiziologic. Totuși, odată cu schimbarea obiceiurilor nutriționale, lumea a devenit mai atentă, iar modificarea modelelor de uzură s-au schimbat și ele31.

Uzura poate fi definită ca „pierderea progresivă de substanță când două corpuri vin în contact direct prin mișcări relative cu sau fără interpunerea unui al treilea mediu”. Din cauza multiplelor tipuri de mișcări și forțe masticatorii exercitate la nivelul cavității orale, a prezenței unui mediu oral ostil, dar și a implicării elementelor biologice, biotribologia cavității orale este foarte complexă30-32. În funcție de elementele sistemului tribologic, s-au observat cinci mecanisme fundamentale de producere a uzurii stratului dur dentar și a materialelor compozite de restaurare dentară: adeziune, abraziune, oboseală, coroziune și eroziune, mecanisme care pot să acționeze împreună sau separat la realizarea acesteia (Fig. 6)30,32,. Pe lângă cele cinci mecanisme ale uzurii, Imfield a clasificat pierderea de substanță dură dentară, implicând la aceste fenomene și procesele de atriție, rezorbție, abfracție și de masticație.

Fig. . Mecanismele fenomenului de uzură imaginate: a) adezivă; b) abrazivă între două corpuri (de tip „two-body”) și abrazivă între două corpuri, cu interpunerea celui de-al treilea (de tip „three-body”); c) oboseală; d) erozivă-corozivă32,.

Uzura adezivă este un fenomen ce se produce când două corpuri vin în contact foarte strâns pe toată suprafața lor, sub acțiunea unor forțe de fricțiune. Apare fenomenul de „sudură la rece” a acestor corpuri, iar pentru separarea lor se va acționa forțe de tracțiune ce vor determina „smulgerea” unei părți de material proporțională cu cea transferată la cel de-al doilea corp (Fig. 6a)32,33.

Uzura chimică (eroziv-corozivă) rezultă din reacția chimică dintre mediul oral și cele două corpuri aflate în contact (dinte-dinte, dinte-material dentar restaurativ sau restaurare-restaurare), cu formarea unei pelicule coezive pe suprafața acestora, care poate fi îndepărtată prin acțiunea de fricțiune dintre corpuri, suprafața afectată a corpului va fiind expusă din nou, atacului chimic. În cavitatea orală acest tip de uzură este cauzată de produse chimice din băuturi, mâncare, microorganisme sau din salivă. Expunerea la acizi din placa dentară, enzime sau diferiți constituenți din mâncare are un efect de „înmuiere” a matricii organice a rășinii compozite, având drept consecință apariția de rugozități pe suprafața materialului (Fig. 6d)32-34.

Uzura abrazivă și cea indusă de oboseală sunt două din mecanismele pe care le-am studiat în teza de față, astfel că ele vor fi descrise în detaliu împreună cu alte fenomene în Capitolul 3.

2.2. Biotribologia materialelor de restaurare dentară

Așa cum am precizat anterior, mecanismele biotribologice care guvernează materialele de restaurare dentară (de ex. rășinile compozite) sunt foarte complexe, mai ales că mediul cavității orale nu oferă întotdeauna condițiile ideale de supraviețuire pentru restaurările dentare realizate din aceste materiale.

2.2.1. Particularități ale rășinilor diacrilice compozite în funcție de indicația clinică și structura compozițională

Având în vedere că gama de rășini diacrilice compozite este foarte variată, dar și proprietățile lor de asemenea diferite, literatura în domeniu a încercat să împartă și să indice aceste materiale în funcție de zona clinică unde ele sunt aplicate. Astfel, pentru restaurarea dinților din zona anterioară (cavități de Clasa 3, 4 sau 5 după Black) se indică folosirea RDC cu microumplutură sau nanoumplutură, datorită proprietăților optice mult mai bune la aceste materiale comparativ cu restul tipurilor de particule. De asemenea, s-a constatat că acest tip de particule oferă și o finisare și lustruire mai bună în timp, dar nu asigură proprietăți mecanice suficient de bune, față de particulele hibride12,.

Pentru restaurarea dinților din zone supuse forțelor ocluzale mari, cum este cea din zona laterală (cavități Clasa 1, 2 după Black, sau cavități mezio-ocluzo-distale (MOD)) se indică RDC condensabile cu umplutură hibridă, microhibridă sau nanohibridă, deoarece particulele mixte hibride pot să asigure o rezistență mai mare la forțele masticatorii. Totuși, aceste particule nu oferă o lustruire foarte bună în timp, ceea ce le face susceptibile la apariția fenomenului de rugozitate la nivel de restaurare dentară12,14,,.

Cercetările în domeniu au arătat că fiecare din elementele ce alcătuiesc structura unei rășini diacrilice compozite (matricea polimerică, umplutura anorganică, agentul de cuplare, sistemele de inițiere a polimerizării), pot modifica direct sau în combinație proprietățile materialului compozit final,.

A) Matricea polimerică și sistemele de inițiere a polimerizării. În funcție de factorii tribologici prezenți la nivelul cavității orale, poate să influențeze absorbția de apă, solubilitatea, rezistența la flexie,, volumul contracției de priză ale unei rășini diacrilice compozite, atât prin conținutul procentual cât și prin compoziția chimică,. De asemenea, s-a arătat că un grad de conversie ridicat al matricii organice va duce și la o rezistență mai bună la uzură și respectiv la o tenacitate ridicată la fractură,.

Sistemele de inițiere a polimerizării s-au dovedit a influența destul de mult comportamentul rășinii compozite15,20-22. Matricea polimerică este în strânsă legatură cu aceste sisteme, asigurând materialului final rezistența mecanică și solubilitatea scăzută a solventului. Totuși, apariția contracției de polimerizare, dar și a stresului generat de aceasta este o problemă care s-a dovedit a fi combătută prin utilizarea diverselor metode de polimerizare, „soft-start” sau „pulse delay”, care pot duce la scăderea stresului de polimerizare generat în materialul compozit15,22. Astfel, s-a observat că o polimerizare lentă asigură fluiditatea necesară compozitului pentru a avea un stres la polimerizare mai redus, o adaptare marginală mai bună22, dar și o rigiditate și o duritate mai ridicată.

B) Umplutura anorganică în funcție de tipul, distribuția, mărimea și procentul de șarjare, poate să influențeze creșterea seminificativă a durității, rezistenței la uzură și a proprietăților de suprafață ale rășinii compozite finale4,9,19. S-a constatat că reducerea particulelor poate duce la creșterea suprafeței raportului volumetric și la obținerea unei restaurări cu un grad ridicat de lustruire și luciu, dar cu limitarea procentului de șarjare pentru a nu periclita proprietățile mecanice ale rășinilor compozite. S-a observat, de asemenea că, particulele sferice din microumplutură pot fi încorporate într-un volum mai mare în compozit comparativ cu particulele neregulate, dar prezintă o rezistență mai scăzută la uzură. Creșterea suprafeței raportului volumetric și implicit reducerea distanței inter-particule, a adus la introducerea particulelor pre-polimerizate de dimensiuni nanometrice, a nanomerilor și respectiv a nanoconglomeratelor, cu scopul îmbunătățirii comportamentului optico-fizic și mecanic (rezistența la uzură, tenacitate la fractură, grad de finisare și lustruire ridicat, modul de elasticitate, etc.) a rășinilor compozite nanohibride și cu nanoumplutură. Totuși, s-a observat că tocmai aceste materiale ce conțin aglomerari de particule care încorporează la rândul lor o cantitate de matrice organică, pe lângă cea din compoziția generală, pot suferi un grad mai mare de absorbție de apă și solubilitate decât compozitele microhibride,. Mai mult, cercetările au arătat că rășinile compozitele nanohibride, sub influența factorilor tribologici de la nivelul cavității orale își pot pierde gradul de lustruire devenid rugoase în timp.

C) Agenții de cuplare (silanii) s-au dovedit a fi o verigă foarte importantă în asigurarea caracteristicilor mecanice optime ale rășinii diacrilice compozite. Astfel s-au imaginat diferite sisteme de silani pentru o distribuție cât mai mare a particulelor anorganice la nivel de matrice, care să îmbunatățească tenacitatea la fractură a materialului de restaurare13,15. Acest comportament a putut fi observat mai ales la compozitele pe bază de nanoumplutură13. De asemenea, silanii pot avea efect asupra cantității de solvent absorbit, dar și a solubilității materialului compozit13.

2.3. Metode de analiză și simulare tribologică

Trendurile curente alături de dezvoltarea de noi de materiale, pe de o parte, și utilizarea tot mai largă a rășinilor compozite ca materiale de elecție pentru restaurările dentare directe și indirecte din zona laterală, pe de altă parte, au dus la implementarea unor metode de investigație cu o acuratețe cât mai mare a acestor noi tipuri de rășini compozite, în ce privește comportamentul lor la acțiune factorilor biotribologici ce pot avea ca rezultat fenomenul de uzură și efectul creat asupra aparatului dento-maxilar. Evaluarea fenomenului de uzură și a mecanismelor dezvoltate în timpul acestui proces, se pot realiza atât prin metode in vivo, cât și prin metode in vitro,. Astfel, evaluarea in vivo, permite clinicianului analiza și măsurarea efectelor uzurii structurii dure dentare și a restaurărilor dentare in situ, la nivelul cavității orale, în timp ce evaluarea in vitro, permite cercetătorilor în știința biotribologiei și a materialelor să evalueze și să simuleze în laborator, mecanismele fenomenului de uzură care pot să apară la nivelul dinților sau restaurărilor dentare.

2.3.1. Metode de evaluare in vivo

După Turssi și colab32 există atât metode directe, cât și metode indirecte.

Metoda directă sau evaluarea performanței clinice a materialului de restaurare este cea mai cunoscută, și a fost dezvoltată de Ryge și Snyder încă de acum patru decenii, și recent îmbunătățită de Schmaltz G și Ryge R. Această metodă, mai este cunoscută și sub denumirea de USPHS și este considerată o metodă de evaluare calitativă, care se bazează pe observații subiective a unor parametri clinici specifici, precum adaptarea marginală, carii recurente, integritatea structurală, pierderea formei anatomice a restaurației dentare, rata de retenție a plăcii dentare, sensibilitatea post-operatorie și satisfacerea pacientului pentru o restaurare dentară după o anumită perioadă de utilizarea a acesteia în cavitatea orală44-46. Pentru fiecare parametru USPHS există o scală de scoruri de la Alpha (perfect) la Delta (insucces), cu o descriere foarte clară a factorilor incluși pentru fiecare scor. Această scală de evaluare a fost special concepută pentru a compara două materiale dentare diferite sau două proceduri dentare diferite aplicate la același pacient45. Totuși această metodă are și câteva neajunsuri, și anume: lipsa unei calibrări cât mai bune la nivelul protocolului de examinare între evaluatori, criteriile pentru insucces nu sunt specifice, ambele evaluări „Charlie” și „Delta” sunt relaționate cu o restaurare inacceptabilă, și limitarea capacității de cuantificare32,33,45,46. Mai mult, s-a ajuns la concluzia că, analiza prin metode directe a uzurii și proceselor ei (atriție, abrazie, etc.) nu pot fi analizate și măsurate individual in situ, iar variabilele care influențează comportamentul tribologic (forțe masticatorii, dieta sau factori de mediu locali, etc.) pot limita comportamentul final biotribologic al materialelor de restaurare dentară și implicit observarea mecanismelor uzurii dentare30.

Metoda indirectă, care utilizează amprente și modele a predominat investigațiile destinate să măsoare pierderea înălțimii verticale a restaurărilor din rășini compozite32. Aceste investigații, sunt considerate metode de evaluare cantitativă, și se pot împărți în evaluări vizuale făcute de medicul dentist sau măsurări fizice realizate de aparate speciale. Evaluările vizuale au avantajul de a fi rapide și ieftine, dar investigațiile dependente de aparate, deși sunt mult consumatoare de timp și mult mai scumpe, ele pot să ofere o acuratețe mult mai mare32,,. Cu ajutorul evaluărilor vizuale prin intermediul metodelor de cuantificare se pot observa și compara modele din diferite stadii de uzură cu un set de modele de gips standardizate. Deși metoda este una simplă de observație a modificărilor apărute, are dezavantajul că pot fi evaluate doar modificări discrete de uzură la nivelul suprafeței restaurării32.

O metodă de determinare a uzurii, mult mai obiectivă, denumită și „analiza caracteristicii micro-morfologice”45 este aceea care folosește aparatele de măsurare, precum: stereomicroscoape, profilometre mecanice, microscoape cu măsurare 3-D computerizată, profilometre laser, microscopia de baleiaj (SEM), etc32. Microscopia SEM a luat amploare în ultimii ani, fiind aplicabilă atât pentru metodele de evaluare a uzurii in vivo cât și in vitro. Ea poate să dea informații despre structura morfologică a materialului, precum, conținutul de particule și morfologia acestora, informații despre textura suprafeței și parametrii rugozității45. Dacă se asociază un microscop optic de mărire înaltă se pot culege informații la nivelul uzurii de contact ocluzal (OCA) și a uzurii la nivelul contactului ocluzal liber în intercuspidare maximă (CFOA), dar și obsevarea micro-infiltrației marginale și a fracturilor datorate oboselii materialului prin analiza fractografică (analiză calitativă fractografică cu ajutorul SEM). Prin combinația dintre SEM și tehnicile de imagine digitală, se pot dezvolta hărți de profil a rășinii compozite pentru a valida corelațiile existente dintre particulele de umplutură și uzură45. Aceste tehnici de cartografiere digitală, sunt considerate de literatura în domeniu45 cea mai bună metodă de analiză indirectă a suprafeței dentare. Totuși, există o serie de limitări ale microscopiei de baleiaj, SEM, amintite de literatură: apariția de artefacte apărute destul de frecvent și care pot duce la interpretări greșite; utilizarea materialelor de amprentă sau model necorespunzător pot duce la obținerea unor amprente și modele greșite și implicit pierderea unor detalii de suprafață; supunerea probelor la valori mari de temperatura și presiune, existente în incinta aparatului SEM.32,45.

Pentru succesul tuturor acestor metode in vivo, clasice sau noi, de evaluare a uzurii, rămâne de rezolvat o problemă fundamentală, inevitabilă, și anume, pacientul văzut ca factor intrinsec43. În plus, studiile clinice care evaluează și măsoară in situ acest fenomen complex, sunt dependente de numărul de pacienți voluntari ce doresc să se înroleze în studii, dar și de aparatura și arsenalul de metode necesare evaluării in vivo. Astfel, această metodă devine una costisitoare și consumatoare de timp30. Se configurează astfel, o concluzie generală, unanim acceptată de cercetătorii în domeniu30,32,33,43,45,46, și anume, că, fenomenul de uzură și mecanismele care îl compun nu pot fi accelerate in vivo.

2.3.2. Metode de evaluare in vitro

Deși finalitatea oricărui material nou dentar dezvoltat, este trialul clinic, datorită ratei crescute de dezvoltare de noi materiale compozite de restaurare dentară, a crescut interesul pentru îmbunătățirea metodelor de laborator care încearcă să simuleze mediul din cavitatea orală32. Până la acest moment au fost imaginate numeroase aparate de testare a uzurii pentru a prezice performanța clinică a noilor materiale dentare apărute. Totuși, fiecare din aceste aparate diferă în funcție de gradul de complexitate și utilizează diferite variabile precum forța, geometria locului unde se realizează contactul, lubrefiantul, antagonistul, numărul de cicluri43,,.

Bazate pe cele două procese tribologice (uzură de contact între două corpuri = „two-body wear” și uzură între două corpuri cu interpunerea unui al treilea mediu = „three-body wear”), s-au dezvoltat aparate de testare a uzurii de tip „two-body”, când cele două suprafețe de testat se mișcă în contact una cu cealaltă, simulând condițiile din mediul oral când nu există mișcări masticatorii și aparate de testare a uzurii de tip „three-body”care simulează mișcările din timpul masticației, folosind soluții abrazive ce imită particulele de alimente rezultate în urma triturării și interpunerii acestora între suprafețele dentare ocluzale43,49.

Încă din 1980, când DeLong și Douglas au imaginat „mediul oral artificial” (care simula mișcările fiziologice din cavitatea orală cu ajutorul a două unități servo-hidraulice, ce controlau mișcările orizontale și verticale), și până la ora actuală, s-au dezvoltat foarte multe aparate care simulează uzura, dar a căror rezultate depind de foarte mulți factori43. Astfel în 2001, International Standard Organisation (ISO) a publicat o specificație tehnică, unde au fost descrise opt metode diferite de testare a uzurii. Totuși această specificație nu a oferit informații despre validitatea sau acuratețea metodelor de testare sau chiar tipul de aparatură ce ar trebui folosit, în mod special, pentru acele metode.

Având în vedere că mediul cavității orale este unul foarte complex și greu de simulat, se poate concluziona că, la acest moment nu există, o metodă universal acceptată de forurile internaționale, care să simuleze în totalitate mediul oral și mecanismele adiacente care pot să apară pe parcursul proceselor biotribologice, și care să ofere o evaluare a uzurii dentare și a materialelor dentare cât mai aproape de cea realizată în cavitatea orală30,32. Cu toate acestea, cercetările in vitro a fenomenelor tribologice ce au loc la nivelul cavității orale cu repercursiuni la nivelul restaurărilor dentare, au dus la o dezvoltare a metodologiei cercetărilor cantitative și calitative de evaluare a uzurii.

Aparate și tehnici de simulare a uzurii: A) Aparate de simulare a uzurii de tip „two-body”49. De-a lungul anilor s-au imaginat diverse astfel de aparate, precum: abrazia de tip „corp pe corp” prin alunecarea contra-probei; aparatul de simulare a uzurii de tip „corp pe corp” prin alunecare; tribometrul pin-pe-disc; etc. Toate aceste aparate prezintă diferite variabile (forța, frecvența, număr de cicluri, lubrefiant, fricțiunea, modulul de elasticitate al contra-corpului) care necesită o descriere cât mai precisă, pentru a oferi rezultate comparative. Astfel că, lipsa acestor informații, face ca rezultatele oferite de aceste simulatoare, să fie dificil de interpretat. B) Aparate de simulare a uzurii de tip „three-body”49. Așa cum s-a mai precizat simulatoarele de uzură cu interpunerea celui de-al treilea corp (de tip „three-body”), încearcă prin diverse metode să imite mediul oral și variabilele biologice ale acestuia, încercându-se astfel, să se realizeze o clasificare a rezistenței la uzură a materialelor restaurative comparativ cu materiale de referință49. Exemple de simulatoare de uzură de tip „three-body”: a) Simulatorul ACTA49,52;b) Simulatorul OHSU („Oregon Health Sciences University Oral Wear Simulator52;c) Simulatorul Universității din Alabama (Aparatul Leinfelder cu patru stații cu uzură de tip three-body)52;d) Simulatorul controlat prin computer Zurich49;e) Simulatorul BIOMAT;f) Simulatorul MTS (Minnesota); g) Simulatorul de masticație Willytec (Munchen). Întrucât o variantă a acestui tip de simulator de masticație (CS 4.2, SD Mechatronik, Germania), este prezentă la sediul Disciplinei de Materiale Dentare și Ergonomie, a Facultății de Medicină dentară, U.M.F. „I. Hațieganu”, Cluj-Napoca, voi prezenta mai detaliat elementele care îl compun. Aparatul funcționează cu greutăți (1-11kg) montate pe bare verticale acționate de un motor, în timp ce un al doilea motor deplasează o măsuță pe orizontală; cele două motoare sunt controlate cu ajutorul unui computer și software. Poate prezenta 2, 4 sau 8 camere de testare, în care apa sau mediul lubrifiant poate intra simultan. Se pot monta stiluși din smalț, ceramică (de tip empress (ceramică presată) sau steatită (ceramică din oxid de aluminiu)). Aparatul se poate folosi la testarea uzurii, simularea masticației, parafuncțiilor (bruxism, etc.), la încărcări mecanice la nivelul restaurărilor dentare (coroane, punți, restaurări directe) sau la nivelul implantelor dentare, cu o mișcare laterală și o anumită forță prestabilită pentru un anumit număr de cicluri. Aparatul poate avea încorporat și un sistem de îmbatrânire a materialului, termociclarea (5-550C). Aparatul poate fi folosit împreună cu metoda Ivoclar sau independent de aceasta49,52,,.

Metodele folosite pentru simulatoarele mai sus amintite, sunt: Zurich, OHSU, ACTA, Munich, Ivoclar52,56. Voi descrie mai jos doar metoda Ivoclar.

Metoda Ivoclar a fost implementată în anul 1998, alături de simulatorul de masticație Willytec, chiar la un an după introducerea acestuia în lumea cercetărilor științifice52,56. Această metodă folosește, încă de când a fost imaginată, un stilus conic din ceramică presată, IPS Empress de la firma Ivoclar Vivadent, glazurat de două ori la o temperatură de 8700C, a cărui rază este de 1,18mm la înălțimea de 600µm de la vârf la bază. Pentru această metodă, s-au setat o greutate de 5kg/cameră de testare cu o mișcare de alunecare a stilusului de 0,7mm52,55,56. În această metodă, uzura este o consecință a contactului direct dintre materialul de testat și stilusul antagonist, și poate fi descrisă ca o uzură mixtă (uzură adezivă, atriție și uzură datorată fenomenului de abrazie). Față de alte metode a căror parametri ai uzurii s-au schimbat de-a lungul anilor52, metoda Ivoclar a rămas aceeași, constatându-se valori ridicate ale reproductibilității. Așa cum precizează și Heintze52, un compromis bun, din punct de vedere al costului, practicabilității și a rezultatelor fiabile, este simulatorul de masticație Willytec, considerat a fi aparatul care satisface cele mai multe din cerințele stricte ale GLP din cadrul ghidurilor FDA.

Metode cantitative și/sau calitative de evaluare a uzurii45 se bazează pe evaluări vizuale realizate de medicul dentist sau pe măsurători fizice realizate de aparate speciale prin diferite procedee, precum: tehnici volumetrice, metode de gradare a uzurii, proceduri mecanice, tehnici de scanare digitală, metode combinate31,45,49,52,56,.

Capitolul 3. Factori ce pot afecta în mod direct longevitatea restaurărilor din rășini compozite indicate refacerii dinților din zona laterală

3.1. Forțe de ocluzie funcționale și parafuncționale

Ocluzia dentară, ca funcție dinamică, reprezintă un parametru factorial foarte important pentru ortodonție și stomatologia clinică restaurativă și terapeutică, implicând elemente active precum, arcadele dentare, ATM, sistemul muscular mandibular și respectiv funcțiile sistemului stomatognat (masticația, estetica, deglutiția, etc.). Ioniță și Petre60 consideră ocluzia funcțională, atunci când există o „ocluzie stabilă” la nivelul arcadelor, „masticația, fonația și fizionomia sunt adaptate mediului specific și sunt satisfăcătoare funcțional pentru subiect”, și respectiv când „nu există semne de suferință dentară, parodontală, musculară, sau articulară, atribuite solicitărilor ocluzale, și care nu necesită intervenție terapeutică”. Aceeași autori60 definesc ocluzia nefuncțională, drept situația în care „există semne de suferință dentară, parodontală, musculară sau articulară care pot fi atribuite solicitărilor ocluzale, fără a presupune neaparat existența unor modificări anatomice ale relației ocluzale sau activități necorespunzătoare funcțional”, alături de situația în care „pacientul acuză modificări ale arcadelor dentare cu afectarea funcțiilor de masticație, fonație sau fizionomie”. Așa cum se observă din aceste definiții, este vorba de fapt de un complex biomecanic, care permite explorarea caracteristicilor mecanice (tip de forțe și mișcări) ale sistemelor biologice, precum și evaluarea lor directă59.

Pentru a înțelege mai bine ocluzia dentară, s-au emis anumite concepte, precum cea a lui Hellman, care inlude 138 de contacte ocluzale corespunzătoare celor 32 de dinți, concept care a fost ulterior modificat conform noilor cerințe58. Astfel că, cerințele moderne actuale ale unei masticații includ ocluzia funcțională ca principal factor determinant, iar modelul ocluzal modern este influențat de forțele aplicate la nivelul sistemului arcadic. Forțele maxime de ocluzie pot varia între 600-1200N, în timp ce forțele de masticație sau deglutiție au și ele valori mari de 40% din cele maximale, variația valorilor putând fi dată de anumiți factori (mărimea musculaturii, vârsta, sex, morfologie cranio-facială, etc)59. Orice abatere de la aceste valori, sau modificarea morfo-funcțională a factorilor enumerați mai sus, poate să ducă la apariția așa-numitelor „tulburări cranio-mandibulare”60.

Bruxismul (nocturn sau diurn) este considerată o „activitate parafuncțională a sistemului masticator ce include încleștarea și scrâșnitul dinților”, reprezentând astfel, una din cauzele determinate ale tulburarilor cranio-mandibulare60 la nivel periferic (tulburări ocluzale) sau central (tulburări ale SNC)61. Această parafuncție ocluzală poate dezvolta forțe de 3 ori mai mari decât cele normale, afectând în mod distructiv structurile dentare61 (uzură prin abrazie de tip atrițional-„two-body”49,52), având o evoluție centrică (când dinții laterali sunt încleștați continuu, cu implicarea musculaturii masticatorii și ATM) sau excentrică (uzura dinților anteriori prin contracții musculare izotonice)61. Factorii etiologici ai bruxismului pot fi de natură morfologică (ocluzală sau tulburări ATM), neuro-fizio-patologică (stres, droguri, fumat, etc), psihologică (stres emoțional, anxietate, etc) sau de altă natură (genetici, SNC)61.

3.2. Oboseala ciclică și uzura

Ciclul masticator fiziologic reprezintă, pentru restaurările din rășini compozite, solicitări de mică intensitate aplicate asupra acestora, care în timp pot duce la compromiterea micro- și macroscopică a restaurărilor, chiar dacă acestea prezintă pe suprafața lor o mică zonă de uzură.

Uzura abrazivă. Este cel mai comun tip de uzură întâlnit în cavitatea orală33, și reprezintă pierderea de substanță de pe suprafața unui corp, atunci când un alt corp în contact alunecă pe el19. În timpul ciclului masticator, se poate stabili un contact între două suprafețe dentare antagoniste (abraziune de tip „two-body”) sau între bolul alimentar interpus și cele două suprafețe (abraziune de tip „three-body”)19,33.

Uzura indusă de fenomenul de oboseală. Reprezintă o acumulare graduală de deformări plastice minimale cauzate de forțe intermitente repetate cu fiecare ciclu masticator, având o strânsă legătură cu durata de viață a materialului în cavitatea orală. Aceste încărcări intermitente pot duce în timp la formarea de microfisuri la suprafața materialului sau în toată masa lui, ca rezultat al ciclului masticator repetat. În urma acestor procese suprafața materialului devine mai rugoasă și susceptibilă la dislocări, care pot să cauzeze separat o abrazie de tip „three-body”,. De asemenea, se presupune că, mecanismele uzurii prin oboseală a rășinilor compozite se datorează unor forțe compresive aplicate în contact direct cu dintele antagonist sau indirect în timpul masticației alimentelor dure. Acest tip de uzură împreună cu uzura abrazivă se presupune că joacă un rol important în procesul de uzură al compozitelor dentare,. Un alt element considerat important în procesul de uzură, este locația la care se produce aceasta la nivel de restaurare dentară,. Astfel, conform literaturii în domeniu,, aplicarea rășinii compozite la nivelul dinților anteriori nu oferă modificări importante din punct de vedere al uzurii, în timp ce, aplicarea acestora pentru restaurări din zona laterală, unde forțele masticatorii sunt mult mai crescute, are un impact foarte mare în ce privește longevitatea acestor materiale. Din punct de vedere topografic și funcțional s-au observat cel puțin cinci variante de uzură, și anume: 1) uzura dată de impactul alimentar (în zone fără contact ocluzal, „contact free area = CFA wear”), 2) uzura datorată contactelor ocluzale în relația de intercuspidare maximă („occlusal contact area wear = OCA wear”), 3) uzura dată de ghidajul din mișcarea de lateralitate („functional contact area wear = FCA wear”), 4) uzura proximală dată de mobilitatea dentară fiziologică („proximal contact area wear = PCA wear”), 5) uzura dată de acțiunea periuței și a pastelor de dinți (Fig. 7),,,,.

Fig. . Diferite tipuri de uzură localizate la o restaurare pe un dinte din zona laterală11.

Pentru zonele fără contact ocluzal, CFA, s-au emis mai multe teorii care să explice mecanismul uzurii compozitelor aplicate pentru restaurări reduse din zona laterală. Teoria microfracturii susține că forțele ocluzale exercită o compresiune la nivelul particulelor de umplutură cu modul de elasticitate mare, în matricea organică adiacentă, cauzând microfracturi în matrice, care în timp se unesc ducând la o exfoliere a straturilor superficiale ale compozitului. Teoria hidrolizei susține că legătura silanică dintre matricea organică și particulele de umplutură anorganică este instabilă hidrolitic. Agenții silanici pot fi astfel, hidrolizați, având ca rezultat pierderea legăturii celor două faze și detașarea consecutivă a particulelor superficiale de umplutură anorganică. Teoria degradării chimice interesează constituenții din mâncare și salivă, care sunt absorbiți în matrice, cauzând degradarea și exfolierea straturilor superficiale ale acesteia. Teoria protecției susține că matricea organică este erodată între particulele de umplutură,,,.

S-a observat ,,, că, în cazul unei restaurări de clasa I (după Black) suficient de îngustă vestibulo-oral, uzura nu se produce datorită contactului ocluzal, ci acțiunii abrazive a bolului alimentar. Se pare că, în zonele fără contact ocluzal (CFA), rezistența la uzură nu depinde de rezistența mecanică a rășinii compozite, ci mai degrabă de spațiul existent între particulele de umplutură. Aceste particule au o duritate mult mai crescută decât cea a matricii organice, având posibilitatea să reziste mult mai bine fenomenului de uzură. De aici reiese că, dacă, spațiul dintre particulele de umplutură este foarte mult micșorat, atunci acestea vor fi capabile să adăpostească matricea de toate solicitările apărute. Acest fenomen este numit microprotecție. Un exemplu, în acest sens, sunt rășinile compozite cu micro sau nano-umplutură care au particule mici, deci spațiul dintre particule și cantitatea de matrice este mic. Astfel aceste compozite au o rezistență la uzură în zona CFA considerată foarte bună (Fig. 8A).

Fig. . Teoria macro- și microprotecției la nivelul zonei CFA. A) adăpostirea compozitului de impactul alimentar, oferită de o preparație îngustă a dintelui (macroprotecția); B) microprotecția matricii rășinice de particulele abrazive ale bolului alimentar, oferită de spațiul foarte mic existent între particulele de umplutură.

În cazul restaurărilor înguste, unde marginile ocluzale și versantele cuspidiene adiacente, micșorează contactul cu bolul alimentar, va exista un fenomen de macroprotecție asupra obturației (Fig. 8A). Pe de altă parte, în cazul obturațiile foarte extinse, din zonele posterioare, care includ și o acoperire totală a contactului ocluzal, sau localizate la nivelul molarilor (unde sunt implicate forțe masticatorii mai mari alături de triturarea mai energică a bolului alimentar), rășina compozită va fi supusă fenomenului de uzură, datorat impactului (uzura OCA) și a oboselii (uzură FCA). Acest proces este limitat dacă aceste contacte centrice rămân localizate la nivelul smalțului. (Fig. 7, Fig. 8B),,. Pe lângă mărimea particulele anorganice, volumul ocupat de acestea, spațiul dintre ele, cantitatea de matrice organică, dar și zona de aplicare și tipul de cavitate preparată, care pot să influențeze apariția fenomenului de uzură, se pot adăuga și caracteristicile de suprafață ale materialului de restaurare (rugozitatea și porozitatea materialului).

Rugozitatea se referă la textura suprafeței unei rășini compozite, fiind rezultatul proeminării particulelor de umplutură la suprafața restaurării dentare în urma uzurii matricii organice în procesul de abrazie din timpul finisării și lustruirii obturației sau în timpul funcțiilor aparatului dento-maxilar,. Rugozitatea are un impact foarte important în sensul favorizării scăderii esteticii și colorării restaurărilor dentare, acumulării de placă dentară, apariției cariilor secundare și a iritațiilor gingivale, dar și a uzurii dinților adiacenți. Conform literaturii,,,,, există o rugozitate „moștenită” și una „dobândită”. Rugozitatea moștenită este determinată de caracteristicile materialului restaurativ (dimensiunea maximă a particulelor anorganice nefinisate și raportul uzurii dintre particulele finisate, în cazul celor realizate din matrice prepolimerizată, și matrice). Rugozitatea dobândită este rezultatul procesului de finisare și lustruire a materialului restaurativ. Se presupune că dacă raportul dintre rugozitate dobândită și cea moștenită este de 1:1, atunci textura suprafeței rășinii compozite nu se va schimba niciodată. Compozitele cu micro- sau nano- umplutură pot de obicei să dobândească o finisare asemănătoare cu cea moștenită, deoarece există o diferență foarte mică a rezistenței la uzură dintre particule și matrice. Dar cum structura rășinilor compozite este una heterogenă, rugozitatea acestora va crește în timp. Un factor important ce influențează rugozitatea dobândită, este utilizarea instrumentelor de finisare și lustruire care, dacă nu sunt utilizate în mod corespunzător, conform unor etape bine stabilite, pot să accentueze acest fenomen, cu scăderea în timp a performațelor mecanice ale materialului9. Perioada de timp în care compozitul trece de la finisarea dobândită la cea moștenită, poartă denumirea de timp de tranziție a suprafeței (TTS)(Fig. 9)12. Cu mici diferențe de la un pacient la altul, acest parametru este predictibil pentru fiecare tip de rășină compozită. Astfel, compozitele cu macroumplutură au un timp de tranziție a suprafeței de aproximativ 6 luni, iar cele cu microumplutură de 1 an de zile. Totuși, factori precum durabilitatea matricii, încărcarea umpluturii anorganice, capacitatea agenților silanici de a realiza o legătură cât mai bună între cele două faze, dar și dieta, tipul de ocluzie (normală sau cu parafuncții), capacitatea materialului de a absorbi apă, pot să afecteze foarte mult timpul de tranziție12. Din punct de vedere clinic se acceptă o rată de uzură de 250µm/5ani, adică 50µm/an4,9,12.

Fig. . Trei tipuri de uzură suferite de compozite în timpul perioadei de tranziție de la rugozitatea dobândită la cea moștenită. Se observă că particulele de mici dimensiuni tind să aibă un raport de 1:1 între cele două tipuri de rugozități.

Importanța clinică a timpului de tranziție a suprafeței, este dată de dimensiunea particulelor, menționată pe prospectul materialului de către producător. Astfel s-a ajuns la concluzia că, doar particulele a căror dimensiune este de 0,5 µm (dimensiunea prismelor de smalț) sau mai mică, pot să obțină o finisare bună și uzează structurile antagoniste mai puțin, decât materialele cu particule mai mari sau mai dure. Totuși, compoziția unei rășini compozite este una heterogenă, unde, mai important în determinarea gradului de finisare, este dimensiunea celei mai mari particule anorganice din umplutură, decât mărimea medie a particulelor. Astfel pentru restaurările din zona laterală se indică rășini compozite încărcate cu particule anorganice având dimensiunea relativă între 0,04 µm – 10 µm12.

Porozitatea. Este o altă caracteristică de suprafață care apare ca o a doua etapă în evoluția abraziei matricii organiceprin diverse procese (polimerizare incompletă a stratului superficial de material, incluziuni superficiale de aer sau în masa materialului apărute în timpul compactării materialului) având drept consecință îndepărtarea particulelor anorganice expuse anterior la suprafață prin distrugerea legăturilor silanice dintre cele două faze și crearea de microcavități la nivelul stratului superficial al materialului,. Dacă fenomenul de abrazie este excesiv, atunci se va produce o modificare a formei anatomice a oburației12. În acest mod, porozitatea contribuie direct și semnificativ la limitele de oboseală a materialelor compozite. Astfel, obținerea unei suprafețe netede din punct de vedere macroscopic, respectiv a unei rate de uzură cât mai mică, poate depinde de materialul utilizat, tehnica de aplicare și finisare, dar și de condițiile din cavitatea orală,. Așa cum am mai precizat, fenomenul de uzură dentară este unul complex, multifactorial, ce combină factori chimici și biotribologici și de aceea este imposibil de anticipat din punct de vedere clinic31-33.

3.3. Capacitatea de sigilare marginală

Interfața dinte-restaurare nu este niciodată statică, ci mai degrabă se găsește într-un complex echilibru dinamic cu substanțele și mineralele din salivă și mai mult sau mai puțin cu cele din structurile dure dentare. Din punct de vedere clinic, microinfiltrația și deteriorarea marginală a restaurărilor din rășini compozite de la nivelul dinților posteriori, reprezintă cei mai importanți factori implicați în degradarea și longevitatea acestora, fiind întotdeauna asociate cu sensibilitate postoperatorie, colorarea marginală și carii secundare66,. Totuși, se consideră clinic acceptabilă o adaptare marginală între dinte și restaurare mai mică de 30µm, deși se știe că mărimea unei baterii ajunge până la 1µm.

Așa cum ne confirmă și literatura-,,,, astăzi se pune accentul tot mai mult pe tehnica adezivă folosită, dar și pe sensibilitatea modalității de aplicare a acesteia în cavitatea dentară. Mai mult, studiile în domeniu au sugerat existența unor proprietăți directe ale compozitelor care pot duce la apariția cariilor secundare și implicit la degradarea restaurării, având drept finalitate un comportament scăzut al compozitului la oboseala ciclică:a) capacitatea de sigilare (prezența de micro-cavități la interfața dinte-restaurare, tehnică sensibilă de aplicare a sistemului adeziv, contracția la polimerizare, biodegradarea interfeței, degradarea mecanică a interfeței dată de forțe masticatorii parafuncționale precum bruxismul), b) proprietățile de suprafață ale rășinii compozite și adeziunea bacteriană, c) interacțiunea dintre bacterii și componentele eliberate de către compozit la suprafața restaurării, d) lipsa proprietăților antibacteriene și de tampon a sistemelor adezive-deși recent într-o revizuire sistematică a literaturii, Cocco și colab au arătat existența sistemelor adezive experimentale sau comerciale ce folosesc în compoziția lor, fie agenți antibacterieni (amoniu cuaternar), fie monomeri cu rol antibacterian (MDPB, DMAE-CB, DDMAI, mix de amoniu cuaternar și sistem monomer Bis-GMA/TEGDMA, etc).

3.4. Degradarea hidrolitică

Pe lângă forțele masticatorii, funcționale sau parafuncționale, care acționează la nivel de structură dentară și respectiv la nivel de restaurare dentară, în cavitatea orală sunt prezenți și alți factori, precum mediul salivar și schimbările de temperatură. S-a stabilit o legătură între acești ultimi factori și influența lor directă asupra longevității restaurărilor din rășină diacrilică compozită. Astfel s-au observat anumite fenomene (higroscopice și hidrolitice) care se produc la nivelul rețelei polimerice a rășinii compozite dentare având ca rezultat eliberarea unor elemente componente ale matricii polimerice și a fazei anorganice. Unul din fenomenele menționate este absorbția, care este considerată un proces de difuziune controlat, care poate cauza degradare chimică din cauza eliberării monomerilor reziduali și a rupturii adezive a particulelor de umplutură anorganică. Acest fenomen este explicat în literatură cu ajutorul a două teorii: „teoria volumului liber (absorbția solventului în golurile din polimer) și teoria interacțiunii (legarea apei la grupuri de ioni specifice lanțului polimeric în funcție de afinitatea ei la aceste grupuri)”. Un al doilea fenomen, la fel de important, care se petrece la nivelul materialului din rășină compozită este solubilitatea, care reprezintă cantitatea de monomeri nereacționați ce pot fi eliberați. Studiile- au arătat că, aceste două fenomene, care pot avea loc atât la nivel de cavitate orală, cât și la nivel de interfață dinte-sistem adeziv-restaurare76, pot duce la periclitarea proprietăților rășinii compozite:mecanice, apariția de microfisuri în material cauzate de expansiunea și stresul higroscopic al materialului, plasticizarea matricii polimerice și implicit scăderea rezistenței materialului la uzură, degradarea legăturilor la interfața rășină-particule anorganice, degradarea legăturii dinte-sistem adeziv (mai ales în cazul folosirii sistemelor adezive pe bază de solvent de apă sau acetonă).

Noi cercetări în domeniu75,,, au reușit să sintetize rășini compozite, pe bază de particule aciforme de hidroxiapatită grefate pe poli(Bis-GMA), particule de grafene încorporate în faza anorganică și chiar noi combinații de monomeri de bază sau încorporarea unor substanțe cu efect antimicrobian, a căror valori de absorbție și/sau solubilitate la testele de laborator pot constitui startul către dezvoltarea de noi metode sau îmbunătățirea celor deja existente pentru dezvoltarea de noi rășini compozite.

3.5. Tenacitatea la fractură

Mecanica fracturii și respectiv tenacitatea la fractură sunt considerate de studiile din literatură, elementul critic care poate decide performanța și longevitatea unor materiale dentare de restaurare, mai ales cazul rășinilor diacrilice compozite, la nivelul cavității orale în condițiile dezvoltării unor forțe ocluzale funcționale sau parafuncționale. Totuși, tenacitatea la fractură este privită ca aparținând unui tri-complex din care mai fac parte rezistența la oboseală și uzura materialului de restaurare80. Ultimele două procese sub influența forțelor masticatorii ciclice, alături de defecte interne deja existente pot duce la apariția unor pre-fisuri în materialul de restaurare, care la rândul lor să inducă rășinii compozite un anumit comportament mecanic pentru a contracara „fractura în masă”.

Conform literaturii moderne82,83 procesul fracturii unui material implică 3 faze: inițierea fisurii, mărirea lentă a fisurii și fractura rapidă. De asemenea, zona de material fracturat prezintă și anumite caracteristici evaluate cu ajutorul principiilor fractografiei82,: o regiune netedă (fractura oglinda), o regiune radială și o regiune de clivaj. În cazul rășinilor diacrilice compozite zona de fractură mai poate prezenta și o regiune punctată nedefinită82.

În domeniul stomatologic, tenacitatea la fractură a rășinilor compozite, poate fi influențată de dimensiunea particulelor de umplutură și distribuția lor (cele cu distribuție de particule mici au un comportament mai bun al tenacității la fractură față de cele cu distribuție de particule mari, în cazul încărcărilor mecanice ciclice84), de tipul de monomer de bază utilizat (introducerea de oligomer tio-uretanic la matricea metacrilică poate duce la o creștere a tenacității rășinii compozite), metoda de aplicare a materialului în cavitatea dentară (aplicarea într-un strat a compozitelor de tip „bulk-fill” s-a dovedit că duce la un comportament al rezistenței la oboseală ciclică similar cu rășinile compozite convenționale), tipul de particule sau fibre de sticlă introdus în umplutura anorganică (utilizarea fibrelor de sticlă scurte de tip E poate oferi o rezistență crescută la propagarea micro- și macro-fisurilor, mai ales în cazul utilizării acestor compozite în zone de stres ocluzal mărit). De asemenea, o restaurare din rășini diacrilice compozite implică și utilizarea unui sistem adeziv, care prin comportamentul lui la stres, poate să influențeze comportamentul final al întregii restaurări. Astfel, tenacitatea la fractură a sistemelor adezive poate fi influențată de stresul la polimerizare81, dar și de tipul de sistem folosit (gravare și spălare sau autogravant). Studiile au arătat în acest sens că, locația cea mai frecvent raportată a fracturii adezivului gravare și spălare este la interfața inferioară strat hibrid-dentină, cu tendința către dentină odată ce are loc fenomenul de îmbătrânire în mediu apos81,. De asemenea adezivii cu etape multiple pot avea un comportament la fisuri mai bun decât adezivii autogravanți, care la rândul lor au o tenacitate la fractură mai bună decât compozitele fluide auto-gravante autoadezive89,.

CONTRIBUȚIA

PERSONALĂ

Capitolul 4. Ipoteza de lucru/obiective

În cadrul acestei teze de doctorat am avut ca punct de start următoarele obiective:

(1) Tendințe actuale de retratament coronar restaurativ a dinților din zona laterală.

(2) Influența compoziției morfologice și structurale asupra comportamentului de degradare mecanică și hidrolitică.

(3) Testarea fenomenului de uzură.

(4) Influența unui model de simulare tridimensional a masticației asupra interfeței dinte-adeziv.

(5) Comportamentul de degradare mecanică în cadrul simulării unor forțe masticatorii parafuncționale.

Aceste obiective s-au materializat printr-o cercetare științifică compusă în cadrul acestei teze din cinci studii.

Primul studiu a pornit de la premiza că dinții cei mai frecvenți restaurați sunt cei din zona laterală, unde există și forțe masticatorii mai mari, chiar parafuncționale. Scopul studiului a fost de a identifica atitudinea în practica stomatologică zilnică a medicilor dentiști din România, în ce privește retratamentul dinților posteriori bazat pe înlocuirea parțială sau îndepărtarea totală a restaurării dentare. Pentru aceasta, am realizat un chestionar electronic cu întrebări la baza căruia a stat evaluarea Rețelei de practică stomatologică bazată pe cercetare (Dental Practice-Based Research Network, USA, www.dpbrn.org). Am reușit să depistez care sunt materialele de restaurare directă sau indirectă folosite de către medici dentiști, și respectiv situațiile clinice care ar duce la repararea sau îndepărtarea restaurărilor de la nivelul dinților supuși ocluziei parafuncționale, și de asemenea care este perioada de supraviețuire clinică a acestor materiale restaurative observată de medicii chestionați.

Al doilea studiu a avut ca scop evaluarea în laborator a comportamentului mecanic și hidrolitic a unor rășini compozite, în funcție de tipul de umplutură anorganică și matricea polimerică. S-au testat rezistanța la flexie, compresie, compresie diametrală, și absorbția a patru rășini diacrilice compozite nanohibride, trei comerciale și una experimentală, cu diferite scheme compoziționale. De asemenea s-au evaluat statistic și corelațiile ce rezidă din comportamentele materialelor testate.

Al treilea studiu este o cercetare experimentală cu evaluare multifactorială a fenomenului de uzură și a celui de termo-mecanic asupra mai multor tipuri de rășini compozite. Studiul este compus din două părți: A) prima parte a studiat în laborator rezistența la uzură prin abrazie și rugozitatea rășinilor diacrilice compozite analizate la studiul doi. Pentru evaluarea rezistenței la uzură materialele au fost finisate și lustruite cu două sisteme, apoi au fost cântărite și măsurate inițial și după fiecare procedură. Pentru evaluarea rugozității s-a utilizat Microscopia de forță atomică (AFM) folosind aceleași tip de probe. B) a doua parte a studiului trei a constat dintr-o analiză calitativă comparativă dintre abrazia simulată prin uzură de tip atrițional („two-body”) și cea indusă de termociclare asupra unor rășini compozite directe și indirecte utilizând metode de evaluare micro- și macro-morfologice. Aceast studiu in vitro a utilizat modele din rășină epoxi a unor dinți umani extrași și restaurați cu incrustații de tip inlay MOD pe bază de rășini compozite directe și indirecte. Suprafața ocluzală a modelelor din rășină epoxi a fost evaluată cu ajutorul unui scanner cu laser 3D al sistemului CAD, aparat foto digital, stereomicroscop și microscopie de baleiaj (SEM).

În cel de-al patrulea studiu am implementat un model in vitro de simulare a forțelor masticatorii funcționale și a suportului parodontal pentru a crea condiții de laborator cât mai apropiate de cele in situ. Forțele masticatorii au fost simulate cu un simulator de masticație, iar pentru simularea ligamentului parodontal s-a utilizat un material elastomeric (silicon de adiție fluid). Obiectivul studiului a fost de a testa efectul acestui model asupra capacității de sigilare marginală a două tehnici adezive utilizate pentru restaurarea unor cavități proximale extinse preparate pe dinți umani extrași. Pentru a compara rezultatele obținute, s-au mai utilizat alte două metode de îmbătrânire a interfeței dinte-adeziv deja consacrate în cercetările științifice existente (termociclarea și stocarea în apă). După infiltrare cu azotat de argint 50%, fiecare grup de dinți a fost secționat și evaluat cu ajutorul stereomicroscopului optic.

Al cincilea studiu a avut ca obiectiv evaluarea comportamentului mecanic a unor materiale compozite directe (unul recent apărut și un giomer) la fenomenul de oboseală ciclică indusă de încărcărea mecanică, în cazul simularii unor forțe de ocluzie parafuncționale corespunzătoare a cinci perioade in situ (3 luni, 6 luni, 12 luni, 18 luni, 24 luni) și respectiv imersare în mediu acid. Pentru realizarea acestui studiu s-a utilizat același model in vitro, amintit la studiul patru. Rășinile compozite au fost utilizate pentru a restaura cavități ocluzale pe dinți umani extrași. Dinții s-au grupat în funcție de cele două tipuri de materiale, dar și în funcție de perioadele analizate. Pentru a vizualiza și analiza mai bine apariția fisurilor interne, fiecare grup de dinți a fost imersat în fucsină bazică 2% și apoi secționat pentru a evidenția zona ocluzală de uzură. Probele secționate au fost evaluate cu un stereomicroscop optic, din punct de vedere al zonei de material pierdut prin uzură și a apariției fisurilor interne odată cu evoluția ciclurilor de încărcare mecanică.

Capitolul 5. Studiul 1. Atitudinea terapeutică a unui grup de medici dentiști din România în cazul retratamentului restaurativ a dinților din zona laterală

5.1. Introducere

În ultimii zece ani, rășinile diacrilice compozite cu diverse și noi variante compoziționale au devenit tot mai atrăgătoare pentru practicieni, fiind indicate pentru tot mai multe cazuri clinice de restaurare a dinților posteriori, în detrimentul amalgamului, sau chiar în situații unde cerințele de utilizare a unei lucrări protetice fixe de tip incrustație ar periclita structura dentară prin prepare invazivă. Astfel, Bayne SC denumește, pe bună dreptate, perioada de după anul 2010 „a doua revoluție a compozitelor”. Acest lucru se bazează și pe rezultatele studiilor recente,,, care raportează o rată medie anuală de eșec a rășinilor compozite (2.2%) apropiată de cea a amalgamului (3%). Totuși, performanța și longevitatea in situ a acestor materiale dentare din rășini compozite pot fi afectate și de anumiți factori,, precum locația demografică și condiția socio-economică a pacientului, cerințe estetice din partea pacientului, tehnică operatorie utilizată și cunoștiințele în domeniu ale clinicianului, factori orali (riscul crescut la carii al pacientului, forțe masticatorii parafuncționale, tulburări de reflux gastro-esofagian-GERD,etc), tipul de material compozit folosit pentru restaurare (cu microparticule sau cu umplutură hibridă sau compactă, etc),. În aceste condiții, de multe ori practicianul se confruntă cu restaurări coronare defectuoase, care în cele mai multe cazuri sunt înlocuite cu o obturație nouă, care implicit duce și la o îndepărtare a structurii dure dentare prin prepararea cavității-. Pentru că nu în toate cazurile aceste defecte cer înlocuirea totală a restaurării, ci mai degrabă o recondiționare sau chiar reparare a ei, Academia de Stomatologie Restaurativă-Secția Europeană (AODES) recomandă ghidul alcătuit de Federația Internațională de Stomatologie (FDI), care este conceput ca un un set de definiții ale acestor termeni, împreună cu criteriile lor de aplicare în funcție de cazul clinic,.

Astfel, noile principii ale Stomatologiei adezive minim invazive, ce utilizează diferite rășini compozite și sisteme adezive, comunitatea medicală de specialitate a dorit să implementeze de câțiva ani în rândul practicienilor, dar și a universităților în domeniu, conceptul de reparare a restaurărilor defectuoase, a cărui metode s-au dovedit a duce la o creștere a longevității întregii restaurări din rășină compozită, dar și la o scădere a timpului operator și a costului restaurării finale-. Totuși, studiile în domeniu amintesc doar de includerea acelor pacienți cu ocluzie normală sau obiceiuri ocluzale normale. Se pare că pâna la ora actuală există date insuficiente în ce privește comportamentul rășinilor compozite reparate sau înlocuite în cadrul unei restaurări dentare coronare, afectate de forțe masticatorii parafuncționale (bruxism, încleștarea sau scrâșnitul dinților, etc) la nivel internațional, dar și național .

Pornind de la aceste date, scopul studiului de față a fost de a evalua atitudinea terapeutică a medicilor dentiști de diverse specialități din România, în ce privește retratamentul prin reparare sau înlocuire totală a dinților posteriori restaurați coronar. Un alt obiectiv al studiului a fost de a identifica materialele de restaurare dentară folosite de medicii dentiști români și metodele folosite de aceștia pentru repararea unei restaurări dentare. Am dorit să observ, de asemenea, capacitatea medicilor de a evalua parafuncțiile ocluzale existente la dinții tratați și a perioadei de supraviețuire in situ a materialelor folosite pentru repararea obturațiilor dentare.

5.2. Ipoteza de lucru

Pentru studiul de față s-au emis următoarele ipoteze:

1) atitudinea medicilor dentiști indiferent de specialitate este de a retrata o restaurare din zona laterală prin repararea ei cu un alt material restaurativ.

2) tipul de defect existent la nivel de restaurare poate influența atitudinea terapeutică a medicului dentist.

3) tipul de material restaurativ și respectiv, metoda folosită pentru a repara o obturație nu influențează perioada de supraviețuire a materialului constatată de medici.

4) prezența parafuncțiilor ocluzale influențează perioada de supraviețuire a materialului constatată de medici.

5.3. Material și metodă

Pe baza datelor furnizate de evaluarea Rețelei de practică stomatologică bazată pe cercetare (Dental Practice-Based Research Network, USA, www.dpbrn.org), am elaborat un chestionar electronic cu întrebări (Google Forms, Google US) care a fost distribuit la medici dentiști de diverse specialități din România. Medicii au fost informați de la început de lipsa oricărui angajament contractual, financiar sau moral, chestionarul fiind elaborat astfel încât să fie anonim și să păstreze datele personale ale respondenților. De asemenea, medicilor li s-a adus la cunoștință faptul că pot oricând opta pentru întreruperea completării chestionarului, iar rezultatele obținute nu vor fi divulgate către terțe persoane cu scopuri publicitare, ci doar să constituie baza de analiză a acestei cercetării de față.

Distribuirea chestionarului s-a realizat prin intermediul link-ului generat de motorul web al Platformei Google Forms, care a fost transmis mai departe la medici cu ajutorul căsuței poștale electronice și prin postarea link-ului pe o platformă on-line de socializare la un grup dedicat doar medicilor stomatologi. Link-ul către chestionar a fost activ pentru o anumită perioadă de timp, iar datele au fost culese pe parcursul a 18 luni.

Chestionarul a fost compus din 21 de itemi care au evaluat 2 arii mari de interes, precum: atitudinea terapeutică de a) înlocuire și b) de reparare și/sau restaurare temporară față de o restaurare coronară defectuoasă din zona posterioară. Pentru fiecare din cele două arii de interes s-au evaluat și influența prezenței forțelor masticatorii parafuncționale ce pot influența performanța restaurării, tipurile de materiale de restaurare folosite, utilizarea diferitelor tehnicilor adezive pentru pregătirea reparării unei obturații coronare, perioada de supraviețuire a unui material restaurativ de reparație și respectiv perioada de evaluare a unei restaurări coronare.

Chestionarul a fost validat cu ajutorul unui studiu pilot pe un număr de 100 de medici. În urma analizei de Componente Principale (PCA) și a calcului indicelui Cronbach alpha cu ajutorul programului SPSS (CA=0.854) în cadrul studiului pilot, s-a observat o consistență internă corespunzătoare pentru itemii chestionarului, mai ales între opțiunile terapeutice, prezența parafuncțiilor masticatorii, indicația clinică pentru ambele arii de interes și evaluarea materialului de reparație.

Pentru evaluarea și analiza statistică a chestionarului s-au utilizat programele Microsoft Excel (Pachetul Office 365, Microsoft) și SPSS Statistics 17.0 (SPSS, Chicago, USA). Pentru testarea ipotezelor formulate anterior s-au utilizat testele Pearson Chi-pătrat și Fischer (pentru valori ale frecvențelor mai mari și respectiv mai mici de 5), iar pentru evaluarea corelațiilor dintre frecvențele factorilor implicați s-a utilizat testul Kendall’s tau b, la o valoare statistic semnificativă a lui p mai mică decât 0.05. Pentru a observa corelațiile ce pot să apară între observații multiple ale factorilor analizați și atitudinea terapeutică a medicilor de a înlocui sau repara și/sau restaura temporar o obturație, s-au utilizat și modele de analiza univariată în blocuri de variabile (Model Liniar General Univariat, GLMU).

5.4. Rezultate

La încheierea perioadei de completare a chestionarului s-a coletat un numar de 507 răspunsuri. Deoarece nu toți medicii au răspuns la toți itemii sau doar au inițiat completarea chestionarului, am hotărât ca doar respondenții care au răspuns complet la chestionar (N=385) să fie luați în calcul pentru analiza datelor obținute.

Analiza statistică descriptivă a arătat că cei mai mulți dintre respondenți au fost femei (57.7%) (Tabelul II) cu vârsta cuprinsă între 25-34 ani (71%; 95% Interval de confidență (CI), 62-80%) și experiență profesională între mai puțin de 5 ani (64%; 95% CI, 58-71%) și respectiv 5-15 ani (32%; 95% CI, 26-38%). De asemenea majoritatea medicilor respondenți au avut ca principală specialitate medicală Stomatologia generală (53.2% )(Tabelul II).

Tabel . Date generale ale medicilor respondenți (N=385 respondenți).

S-a observat un procent mai mare în ce privește atitudinea terapeutică a tuturor respondenților indiferent de specialitatea medicală de a înlocui obturația coronară (292; 75.8%) față de a o repara și/sau reastaura temporar (Tabel III, Fig. 10).

Tabel . Atitudinea terapeutică a medicilor specialiști respondenți (tabel generat de programul SPSS).

Fig. . Distribuția procentuală a atitudinii terapeutice în funcție de specialitatea medicală (N=385).

Totuși, așa cum se observă și din tabelul III, opțiunea terapeutică diferă procentual în cadrul fiecărui tip de specialitate medicală, astfel: 44.2% dintre stomatologii generaliști și respectiv 4.4% dintre medicii parodontologi optează pentru înlocuirea obturației, în timp ce proteticienii (41.2%), endodonții (29.6%), ortodonții și respectiv chirurgii au tendința de a opta pentru o restaurare temporară în scop protetic și/sau repararea restaurării defectuoase.

Opțiunea medicilor respondenți se poate observa și în reprezentarea grafică din Fig. 11, astfel: 76% aleg să înlocuiască obturația în cazul prezenței unei carii secundare sau recurente; în cazul în care marginile obturației sunt degradate sau prezintă un șanț marginal la interfața cu țesutul dur dentar, 82% din respondenți aleg să înlocuiască obturația inițială, în timp ce doar un procent între 18-43% aleg să repare sau să restaureze temporar o obturație coronară.

Fig. . Distribuția procentuală a opțiunii terapeutice în funcție de indicația clinică. [Conform recomandării AODES și FDI: (#), (***)-evaluarea atentă poate indica o reparare; (*)-se indică repararea obturației; (**)-se indică înlocuirea obturației]91,94(N=385)

A) Factori care pot să influențeze atitudinea terapeutică de înlocuire a unei restaurări coronare defectuoase

Din punct de vedere al analizei statistice univariate, nici tipul de dinte și nici tipul de suprafață dentară frecvent tratate nu s-au asociat cu opțiunea terapeutică de înlocuire (F= 0.848, p=0.572, R2=0.02). Aceeași observație a putut fi reliefată și în cazul materialului frecvent indicat pentru înlocuire (F= 1.304, p=0.256, R2=0.03), deși peste 80% din respondenți au indicat pentru înlocuire rășinile diacrilice compozite directe și flowable (Tabel IV, Fig. 12).

Un procent de 76.7% dintre medicii care optează pentru atitudinea de a înlocui o restaurare coronară, au confirmat prezența parafuncțiilor masticatorii (Pearson X2=9.443, p=0.009). S-a observat de asemenea, o corelație între atitudinea terapeutică și procentul estimat de pacienți care prezintă parafuncții ocluzale (Kendall’s tau b=0.153, p=0.004). Astfel, 63.8% dintre medici înlocuiesc obturația la pacienții din categoria mai puțin de 30% parafuncții ocluzale, în timp ce 55% din medici aleg să repare o obturație la pacienții din categoria 30-60% parafuncții masticatorii (Fig. 13).

Fig. . Distribuția procentuală a materialelor frecvent indicate pentru înlocuire.

Fig. . Atitudinea terapeutică a medicilor respondenți în funcție de procentul de parafuncții masticatorii prezent în momentul înlocuirii unei restaurări coronare defectuoase.

În ce privește variabilele medicului respondent, s-a observat o corelație între specialitatea medicală, experiența profesională (Kendall’s tau b=-0.777, p « 0.01) și respectiv opțiunea terapeutică (Kendall’s tau b=0.126, p=0.006, pentru p<0.01). De asemenea genul medicului respondent s-a corelat cu atitudinea terapeutică (Kendall’s tau b=0.114, p=0.022) și respectiv cu confirmarea existenței parafuncției masticatorii la înlocuirea restaurării dentare (Kendall’s tau b =-0.158, p=0.002, pentru p<0.01).

Analiza univariată a arătat existența unei asocieri semnificative între tipul de material frecvent înlocuit, procentul de pacienți cu parafuncție masticatorie la momentul înlocuirii, tipul de specialitate medicală și experiența profesională (F=3.596, p«0.01), dintre care stomatologia generală (OR=2.27), parodontologia (OR=1.77), experiența profesională de mai puțin de 5 ani (OR=0.55) și între 5-15 ani (OR=2.38), procentul de 30% (OR=2.75) și între 30-60% (OR=1.37) pacienți care prezintă parafuncții la înlocuire, au reprezentat predictori înalt semnificativi pentru atitudinea terapeutică de înlocuire a unei restaurări coronare (Tabel IV).

Asocierea dintre specialitatea medicală, indicația clinică de înlocuire a obturației și respectiv perioada de evaluare a unei restaurări au dus la obținerea unui model predictiv semnificativ (F=3.620, p«0.01, R=0.5), în cadrul căruia specialitatea medicală, înlocuirea restaurării coronare indicate în lipsa obturației (OR=0.26), fractura unui fragment dentar (OR=1.59) și la cerința pacientului (OR=0.54), respectiv perioada de evaluare la 6 luni (OR=1.11), nu mai mult de 2 ani (OR=14.366) și peste 3 ani (OR=0.742) au reprezentat grupul de factori predictori cu semnificație statistică (Tabel IV).

Tabel IV. Analiza univarită corespunzătoare factorilor asociați cu opțiunea terapeutică de înlocuire a unei restaurări coronare defectuoase.

B) Factori care pot să influențeze atitudinea terapeutică de reparare și/sau restaurare temporară a unei obturații coronare defectuoase

În urma analizei statistice s-a observat o relație liniară între perioada estimată de suraviețuire a materialului de reparare și respectiv tipul de material dentar folosit (F=154.27, R=0.54, p « 0.001). Perioada de supraviețuire a unui material folosit pentru repararea unei obturații defectuoase a fost estimată de către medicii respondenți a fi între 3-5 ani (64.4%; OR=3.05). În același context, aceștia au indicat pentru reparare rășinile diacrilice compozite micro/nano-hibride (44%) și respectiv cele cu micro/nano-umplutură (26%) (Fig. 14).

Tot o relație liniară și o corelație moderată s-a observat și între perioada estimată de supraviețuire a materialului de reparație și procentul estimat de pacienți cu parafuncții masticatorii în momentul reparării unei obturații coronare (F=25.223, R=0.31, p « 0.001), dintre care categoria cu mai puțin de 30% pacienți cu parafuncții, peste 60% și respectiv categoria „Nu pot preciza”, au reprezentat predictorii semnificativi din cadrul modelului de regresie liniară.

Un procent de 65% dintre medicii specialiști care au afirmat existența parafuncțiilor ocluzale, au estimat că în momentul reparării unei obturații, mai puțin de o treime din pacienți au prezentat parafuncții masticatorii (30%, OR=2.75), în timp ce un procent de 16% dintre medici au reparat obturațiile defectuoase la mai puțin de două treimi dintre pacienții care au prezentat parafuncții ocluzale (30-60%, OR=1.37) (Tabel V) .

Fig. . Tipul de material dentar restaurativ folosit pentru repararea unei obturații coronare defectuoase în funcție de perioada estimată de supraviețuire.

Prima cea mai des folosită tehnică adezivă de către medici a fost utilizarea frezei diamantate împreună cu sistem adeziv (50%, OR=3.04), iar următoarea tehnică în ordine procentuală a fost doar folosirea sistemului adeziv împreună cu materialul de reparație (28%, OR=1.04) (Fig. 15).

Fig. . Distribuția procentuală a tehnicilor adezive folosite pentru reparare (N=385).

Analiza univariată a arătat o asociere semnificativă între specialitatea medicală, experiența profesională, procentul de pacienți la care au fost prezente parafuncții ocluzale în momentul reparării, perioada de supraviețuire a unui material folosit pentru reparare și respectiv tipul de material folosit pentru reparare (F= 4.487, R=0.3, p«0.001), dintre care stomatologia generală (OR=0.77), protetica dentară (OR=2.88), medicii cu peste 15 ani experiență profesională (OR=4.7) categoria de 30% (OR=0.32), între 30-60% (OR=4.02) și respectiv categoria în care medicii au afirmat că nu pot preciza procentul de pacienți cu parafuncții ocluzale în momentul reparării/restaurării temporare (OR=1.39), perioada de supraviețuire a materialului reparat de mai puțin de 3 ani (OR=0.74) și între 3-5 ani (OR=3.05) și respectiv utilizarea pentru reparare a RDC cu micro/nano-umplutură (OR=2.02), RDC flowable(OR=1.39), au reprezentat factori predictivi semnificativi pentru opțiunea terapeutică de reparare și/sau restaurare temporară (Tabel V).

Tabel . Analiza univarită corespunzătoare factorilor asociați cu opțiunea terapeutică de reparare/restaurare temporară a unei restaurări coronare defectuoase.

Asocierea dintre indicația clinică, tehnica adezivă, materialul folosit pentru reparare, perioada de supraviețuire estimată și respectiv perioada de evaluare a unei obturații coronare a format un model semnificativ la analiza univariată (F=4.11, R=0.7, p«0.001), dintre care fractura în masă a obturației (OR=5.13), cerința pacientului (OR=3.28), lipsa folosirii unei tehnci adezive la reparare (OR=1.53) și respectiv evaluarea la 1 an (OR=1.48) și la 3 ani (OR=0.98) au reprezentat predictori semnificativi ai opțiunii terapeutice de reparare (Tabel V).

Același tip de analiză statisică a arătat o asociere semnificativă între specialitatea medicală, procentul de pacienți cu parafuncție masticatorie în momentul reparării, materialul folosit pentru reparare, perioada de supraviețuire estimată și respectiv perioada de evaluare a unei obturații coronare (F=2.83, R=0.15, p=0.001), dintre care specialitatea medicală, procentul de pacienți cu parafuncție ocluzală, evaluarea la 3 ani și respectiv lipsa evaluării unei obturații peste 2 ani au reprezentat predictorii semnificativi (Tabel V).

5.5. Discuții

În ultimii ani utilizarea materialelor estetice precum rășinile diacrilice compozite directe a luat amploare, astfel că indicațiile clinice sunt tot mai variate mai extinse chiar și către zona protetică, înlocuind uneori acest tip de restaurări indirecte. Acest lucru este coroborat și cu informațiile din literatura de specialitate care indică pentru aceste materiale cu o rată medie anuală de 2.2%91,96,97, în timp ce pentru amalgam rata anuală de eșec a fost calculată în jur de 3%91.

Tendința și recomandărilor date în urma diverselor meta-analize sau review-uri ale literaturii actuale, și chiar analiza metodelor predate în școlile de stomatologie92,94,95,,, în ce privește atitudinea terapeutică față de restaurările coronare defectuoase, au dus la concluzia că dacă situația clinică este favorabilă, atunci ar trebui preferată opțiunea de a repara sau recondiționa acea restaurare directă în defavoarea atitudinii de înlocuire. Astfel, nu toate colorațiile marginale, fisurile, leziunile carioase, tipul de uzură sau alte defecte care pot să apară la nivelul unei obturații, necesită întotdeauna îndepărtarea acesteia și înlocuirea cu una nouă, mai ales că, în cazul acestui tip de atitudine terapeutică îndepărtarea vechii obturații duce și la îndepărtarea unui strat din țesutul dur dentar, care poate submina în timp structura coronară dentară și chiar să ducă la scăderea ratei de supravețuire in situ pentru noua restaurare91,96,99. Conform recomandărilor AODES și FDI anumite defecte prezente la nivelul unei restaurări pot fi reparate sau înlocuite în funcție de gradul de afectare indus de acestea94,97. Astfel, ultima dintre instituții, pe baza elementelor sistemului USPHS a alcatuit un ghid care să ajute medicii stomatologi în evaluarea mai clară a unei obturații defectuoase și în alegerea opțiunii terapeutice cea mai potrivită cazului clinic în cauză97.

Totuși, majoritatea dintre articolele care prezintă diverse restaurări dentare ce folosesc rășinile mai sus amintite, au folosit situații clinice ideale, fără a preciza sau analiza în vreun fel cazul pacienților cu diverse parafuncții dentare sau alți factori din aceeași categorie care pot să influențeze longevitatea unei restaurări dentare96.

Prin intermediul acestui studiu de tip chestionar, am dorit să analizez atitudinea și opțiunile terapeutice ale medicilor stomatologi de diverse specialități din România, în cazul retratamentului unei obturații coronare defectuoase din zona laterală, mai ales în cazul pacienților cu parafuncții masticatorii.

În studiul de față s-a observat că opțiunea medicilor, mai ales a specialiștilor de SG (44%, OR=2.27, p=0.001) de a înlocui o obturație coronară este semnificativ mai mare comparativ cu atitudinea terapeutică de a repara o obturație coronară (Fig. 11). De asemenea, medicii optează pentru înlocuirea unei restaurări coronare laterale în 64% (OR=2.75, p=0.001) din cazuri atunci când mai puțin de o treime din pacienții tratați prezintă parafuncții masticatorii, iar în 55% (OR=1.37, p<0.001) din cazuri repară obturația defectuoasă când 30-60% din pacienți prezintă aceste parafuncții (Fig. 13). Rezultatele studiului de față sunt în concordanță și cu cele ale medicilor dentiști din Statele Unite ale Americii care au fost observate de McCracken M98 și colab și respectiv de Gordan V și colab100. Din acest punct de vedere, și pe baza rezultatelor obținute, se poate afirma faptul că, prima ipoteză nulă se respinge.

Pentru ambele opțiuni de tratament terapeutic, înlocuire versus reparare, evaluate în acest studiu, indicația clinică în funcție de prezența unui anumit defect la nivel de obturație a fost statistic semnificativă (p<0.05). Pe primul loc procentual dintre defectele expuse medicilor respondenți pentru înlocuire, a fost existența unei obturații cu margini degradate sau care prezintă un șanț marginal (82%), pe locul doi au fost cariile secundare/recurente (76%), iar pe locul trei s-au situat uzura prezintă la nivel de restaurare și țesuturi dure dentare (70%). La aceste rezultate se mai adaugă astfel, și procentul de 67% dintre medici care înlocuiesc restaurarea coronară atunci când toată obturația (OR=2.05, p=0.02) sau doar marginile acesteia (OR=2.92, p=0.006) sunt colorate, și respectiv procentul de 68% atunci când obturația lipsește (OR=0.26, p=0.005) sau este fracturată în toată masa ei (OR=0.7, p=0.2). Conform ghidului FDI97, dacă evaluarea clinică este realizată corect, atunci putem repara restaurarea coronară dectuoasă ce prezintă margini degradate sau cu șanț marginal, colorație în masă sau doar la margini, și chiar în cazul în care uzura materialului dentar și a țesuturilor dentare nu este accentuată. Deși majoritatea dintre articole92,95,96,100,103 care evaluează longevitatea restaurărilor din material compozit au constatat că pacienții cu risc crescut de carie pot să afecteze rata de supraviețuire a unei obturații și de asemenea, cei mai fecvenți factori care pot să ducă la eșecul acesteia sunt riscul de carie și respectiv fractura dentară, în cazul studiului de față, această idee nu poate fi susținută în totalitate de rezultatelor obținute. În cazul medicilor respondenți, indicația de înlocuire a obturației ce prezintă cel puțin unul din defectele expuse mai sus, a fost asimilată, cel mai pobabil cu prezența leziunii carioase. Aceste rezultate sunt susținute și de rezultatele obținute de Gordon V și colab100, astfel că se acceptă cea de-a doua ipoteză nulă.

Deși peste 80% dintre medici au afirmat că materialele cel mai frecvent înlocuite sunt rășinile compozite directe și cele flowable, 71,4% dintre respondenți aleg să utilizeze același tip de materiale pentru a repara o obturație defectuoasă. În studiul său, McCracken și colab98 a observat că, tipul de material folosit pentru reparare sau înlocuire (amalgam sau rășină compozită) nu a reprezentat un element important pentru longevitatea restaurărilor. Analiza statistică a studiului de față a arătat același rezultat în ce privește influența tipului de material restaurativ folosit pentru a repara o obturație coronară (p<0.05). Totuși, în studiul de tip trial clinic, Fernandez și colab au utilizat o rășină diacrilică compozită cu nano-umplutură pentru a repara și respectiv a înlocui restaurările evaluate. Concluzia acestuia a fost că obturațiile reparate s-au comportat similar cu cele înlocuite evaluarea între primul an și la 10 ani in situ, astfel că autorul indică repararea ca o alternativă de tratament care se poate comporta similar cu obturația înlocuită103. În cazul studiului de față, nu s-a putut stabili o legătură între atitudinea terapeutică și tipul de material folosit pentru reparare (p˃0.05), dar s-a observat o corelație semnificativă între tipul de material dentar folosit pentru reparare și perioada de supraviețuire a acestuia estimată de medicii specialiști (p<0.05), mai precis am observat că în 44% din cazuri (OR=0.66, p˃0.05) este aleasă rășina diacrilică compozită micro/nano-hibridă pentru care se estimează o perioadă de supraviețuire între 3-5 ani, în timp ce pentru rășinile compozite cu micro/nano-umplutură, doar 26% respondenți le aleg pentru a repara o obturație (OR=1.62, p˃0.05), pentru care se estimează aceeși perioadă de supraviețuire (Fig. 14).

În ce privește tehnica de condiționare adezivă folosită pentru aplicarea materialului de reparare s-a observat o relație liniară cu atitudinea terapeutică de reparare (p<0.05). În lucrarea sa, Opdam și colab99 a realizat un studiu clinic retrospectiv pe o perioadă de 25 ani, în care s-a utilizat ca tehnică adezivă doar aplicarea sistemului adeziv împreună cu compozitul hibrid de reparație la restaurații extinse de clasa a II-a din amalgam și din rășină compozită directă. El a ajuns la concluzia că atitudinea terapeutică de reparare a compozitului este mult mai ușor de realizat comparativ cu cea a amalgamului, și de asemenea restaurările coronare reparate, având caria drept cauză principală, au avut un prognostic mult mai bun decât cele reparate cauzate de fracturi dentare. Un alt studiu a analizat și a arătat că pentru reparația rășinilor pe bază de metacrilați pot fi folosite diferite tipuri de lămpi fotopolimerizabile asupra materialului de reparație utilizat împreună cu un kit de reparare pe bază de silan, fără a influența în vreun fel longevitatea restaurării. Alte studii a arătat că repararea imediată utilizând silanizarea și acoperirea suprafețelor cu particule de silică a unor rășini microhibride, nanohibride și cu nano-umplutură duce la creșterea rezistenței la forfecare ce poate să apară între materialul original al obturației și cel de reparație. În cazul de față, 50% (OR=3.04, p<0.05) dintre specialiști au declarat că au utilizat freza diamantată împreună cu un sistem adeziv pentru a repara o obturație coronară. Aceste rezultate sunt în concordanță și cu rezultatele studiilor lui Valente și colab104,. S-a observat de asemenea o relație liniară între tehnica adezivă și perioada de supraviețuire a materialului de reparație estimată de medicii specialiști (p<0.05).

Studii recente96, au analizat factori precum riscul de carie și bruxismul, obținându-se o rată a riscului de 4.4 pentru leziunea carioasă, și respectiv 2.8 pentru factorul bruxism. În cazul studiului de față, s-a observat că procentul estimat de pacienți cu parafuncții masticatorii influențează atât atitudinea de înlocuire („<30% pacienți”, OR=2.75; „30-60% pacienți”, OR=1.37;„Nu pot preciza”, OR=1.09; p<005), cât și atitudinea de reparare („30-60% pacienți”, OR=4.02; p<0.05). De asemenea, rezultatele au arătat și existența unei legături semnificative între procentul estimat de pacienți cu parafuncții ocluzale și perioada de supraviețuire a materialului de reparație estimată de medicii specialiști (p<0.05).

5.6. Concluzii

Având în vedere limitele acestui studiu (numărul total de medici respondenți este mai mic decât cel așteptat, nu toți medicii au ales să răspundă la toate întrebările, numărul de medici cu peste 15 ani experiență este foarte mic, etc.), se pot expune următoarele concluzii:

1. Atitudinea generală observată la majoritatea medicilor respondenți este pentru înlocuirea unei restaurări coronare defectuoase din zona laterală versus reparare. Dintre aceștia, procentul cel mai mare de obturații înlocuite a fost indicat de medicii specialiști de stomatologie generală.

2. Prezența unui anumit tip de defect la nivel de obturație coronară influențează decizia clinică de a o repara sau îndepărta; cariile secundare/recurente și respectiv, marginile degradate sau cu șanț marginal au reprezentat indicația principală pentru a înlocui restaurarea dentară.

3. Rășinile diacrilice compozite directe sunt materialele de obturație cele mai des înlocuite, în timp ce, rășinile compozite micro/nano-hibride, alături de utilizarea frezei diamantate împreună cu un sistem adeziv, sunt cele mai frecvente materiale folosite pentru a repara o obturație coronară.

4. Tendința generală a medicilor specialiști a fost de a înlocui materialul de obturație atunci când există un număr mic de pacienți cu parafuncții ocluzale, și respectiv de a repara obturația atunci când există un procent mai mare de pacienți cu tulburări masticatorii.

Capitolul 6. Studiul 2. Comportamentul de degradare mecanică și hidrolitică a unor rășini diacrilice compozite de restaurare directă

6.1. Introducere

Îmbunătățirea nanotehnologiei a dus la dezvoltarea de noi tipuri de materiale dentare biocompozite, care ar trebui să reziste la atacurile agenților din cavitatea orală. Conform indicațiilor producătorilor, toate materialele compozite de restaurare dentară pot fi indicate pentru diferite tipuri de situații clinice. Pentru o performanță de lungă durată a compozitului restaurativ, aplicat mai ales în zonele posterioare cu stres ridicat, acest lucru poate fi posibil, numai dacă aceste materiale răspund cu o rezistență ridicată la forțele masticatorii și la gradul mare de umiditate de la nivelul mediului oral,,,.

Începând cu anii 2000, compozitele dentare au evoluat de la mini-umplutură la cele cu nano-umplutură și nanohibride. Ultimele au în compoziția lor o combinație de mini- și nano-particule și astfel, sunt capabile să încorporeze un volum mai mare de particule de umplutură. Mai mult, este cunoscut faptul că, un conținut mare de fază anorganică asigură proprietăți mecanice mai bune pentru rășina compozită,,,, mai ales când se folosesc și particule de umplutură pre-polimerizate (PPRF)114.

Câteva diferențe în ce privește rezistența mecanică au fost observate pentru diferite rășini diacrilice compozite nanohibride. Acest lucru poate fi explicat de alte importante, care pot să influențeze comportamentul mecanic al rășinilor compozite: mărimea și distribuția particulelor, tipul, distribuția și cantitatea de monomeri rășinici112-115. O mărime mai mică a dimensiunii particulelor poate duce la creșterea valorilor rezistenței la tracțiune și compresiune, în timp ce o șarjare mai mare de particule poate scade contracția la polimerizare, care este în legătură directă cu o capacitate adezivă crescută a rășinii compozite față de țesuturile dure dentare, și astfel relaționate cu valori crescute ale rezistenței la tracțiune diametrală110,112.

O contracție la polimerizare echilibrată poate fi asociată de asemenea, cu cantitatea de apă absorbită de sistemul rășinic al fazei organice. În acest caz, compoziția matricii rășinice este foarte importantă și poate depinde de tipul și caracteristicile monomerilor de bază și respectiv de diluție113-115.

Cele mai des folosite rășini compozite sunt cele pe bază de Bis-GMA (bisfenol A glicidil dimetacrilat) și TEGDMA (trietilen glicol dimetacrilat) care reprezintă așa numitul „sistem rășinic tradițional”. În timp acest sistem a demonstrat că poate duce la o absorbție de apă și contracție de polimerizare crescută, astfel că s-au dezvoltat noi sisteme de monomeri rășinici115-. S-a raportat în literatură faptul că o combinație între UDMA (uretan-dimetacrilat) și Bis-EMA (bisfenol A polietilen glicol dieter dimetacrilat) poate să înlocuiască monomerul TEGDMA117,,. Mai mult, acest nou tip de mixtură a celor doi monomeri ce prezintă o greutate moleculară mai mare decât cei de diluție deja cunoscuți, este capabilă să asigure o contracție la polimerizare mai mică și proprietăți îmbunătățite, dar cu creșterea vâscozității rășinii compozite110,111,113,117-119. Pentru a contracara acest inconvenient, s-au introdus mici cantități de TEGDMA sau uneori o mixtură pe bază de PEGDMA pentru a obține un echilibru al proprietăților reologice ale rășinilor compozite114,119.

Din cauza faptului că aceste materiale dentare din rășini compozite sunt utilizate în cavitatea orală, unde există un grad înalt de umiditate combinat cu forțe ocluzale mari, absorbția de apă poate să influențeze negativ longevitatea restaurărilor din aceste materiale, prin eliberarea în salivă de monomeri nereacționați, detașarea de particule de umplutură și scăderea în timp a proprietăților mecanice111,114,119,,,. Se consideră de asemenea, că mecanismul de absorbție a apei este un „proces de difuziune controlat” care duce la hidroliza chimică a acestor materiale de restaurare dentară120-122.

La ora actuală, o atenție specială este îndreptată către un nou tip de combinație de particule nanohibride, și către noi posibilități de mixare între diferiți monomeri rășinici, pentru a contracara fenomenul de microinfiltrație marginală, apariția cariilor secundare, efectele adverse ale contracție de priză și scăderea proprietăților rășinilor compozite. Pornind de la acest lucru, scopul investigației de față a fost de a evalua comparativ comportamentul de degradare prin absorbție de apă și performanța mecanică a unui material compozit experimental bazat pe o mixtură de rășină polimerică-particule nanohibride cu două rășini compozite nanohibride recent apărute și cu un compozit tradițional nanohibrid.

6.2. Ipoteza de lucru

Pentru studiul de față s-au emis următoarele ipoteze:

1. Compoziția matrice polimerică-fază anorganică influențează comportamentul de degradare mecanico-hidrolitic al rășinilor compozite.

2. Performanța mecanică și respectiv cea de absorbție de apă ale celor două rășini compozite nanohibride recent apărute va fi mai bună comparativ cu celelalte materiale.

3. Materialul compozit experimental se va comporta similar la testele mecanice și respectiv la cel de absorbție de apă cu restul rășinilor compozite nanohibride.

6.3. Material și metodă

În studiul de față s-au folosit trei materiale comerciale de restaurare dentară și unul experimental. Informațiile detaliate ale acestor materiale sunt expuse în Tabelul VI.

Tabel . Caracteristicile materialelor de restaurare dentară folosite în studiu.

Compoziția materialului compozit experimental s-a bazat pe elemente sintetizate la Institutul de Chimie „Raluca Ripan” (Universitatea Babeș Bolyai, Cluj-Napoca, România) și a fost preparat ca o mono-pastă (nuanța A2) (Tabel VI).

Proprietățile mecanice evaluate. Performanța mecanică a materialelor studiate a fost evaluată prin intermediul testelor rezistenței la flexie (FS), compresie (CS) și rezistența la tracțiune diametrală (DTS), la 220C, cu ajutorul aparatului de testare universal (Lloyd Instruments-LR5k Plus), iar rezultatele înregistrate cu softul Nexygen.

Un număr de o sută douăzeci de specimene (n=10 specimene/material/test, nuanța A2) au fost utilizate pentru testarea mecanică realizată conform standardelor ISO 4049:2000, bazate pe Specificația ANSI/ADA No.27,. Materialele compozite s-au aplicat și compactat strat după strat în matrițe de Teflon, apoi polimerizate 40 sec din direcții diferite cu lampa de halogen Optilux 501 (intensitate luminoasă externă de 80040 mW/cm2). Pentru a îndepărta orice bulă de aer și pentru a distribui mai bine materialul, matrițele cu material au fost presate între două plăcuțe de sticlă și apoi în timpul polimerizării pentru a preveni inhibarea materialului compozit de către oxigenul din aer, ambele suprafețe ale probelor au fost acoperite cu matrici transparente Mylar. După polimerizare, materialul în exces de la nivelul probelor și monomerii nereacționați au fost îndepărtați cu hârtie abrazivă de 400 și 600 grit. Înainte de testare toate specimenele obținute au fost măsurate cu un șubler digital, și apoi păstrate în apă distilată la 370C pentru 24 h.

a) Rezistența la flexie. Rezistența la flexie sau îndoire combină forțe de tracțiune și respectiv compresiune care se găsesc în mod normal în cavitatea orală. În acest caz, rezistența la flexie aduce informații legate de rigiditatea compozitelor și comportamentul lor în mișcările dinamice orale. Pentru acest test s-au utilizat probe rectangulare de 252mm x 20.1mm x 20.1 mm, care au fost supuse testului de îndoire în 3 puncte, cu o viteză de testare de 0.50.25mm/min până la fracturarea specimenului.

Rezistența la flexie, FS, a fst calculată pe baza ecuației de mai jos

FS = 3FL/2bt2 (MPa)

unde F este forța maximă de fracturare la flexie(N), L este distanța dintre cele două suporturi ale aparatului (200.01mm), b este lățimea probei și t este grosimea specimenului testat.

b) Rezistența la compresie. În mod normal forțele de compresiune apar atunci când în cavitatea orală au loc fenomene de uzură și abrazie. Forțele masticatorii dezvoltate în timpul ingestiei de alimente, forțelor parafuncționale care duc la dezvoltarea bruxismului sau scrâșnirea dinților, sunt câteva dintre procesele care pot influența performanța mecanică a materialului de restaurare dentară. Astfel, cu cât valorile rezistenței la compresiune sunt mai mari, cu atât rezistența la fenomenul de oboseală ciclică și uzură al rășinilor compozite va fi mai mare.

Pentru testul de compresiune, specimenele cilindrice (40.1 mm diametru, 60.1 mm înălțime) au fost supuse forței de compresie la o viteză a stilusului până la fractură de a 10.3 mm/min. Rezistența la compresiune a fost calculată utilizând următoarea ecuație:

CS = (9.81F)/(0.785d2) (MPa)

unde F este forța maximă de fracturare la compresiune(N) și d este diametrul probei (mm).

c) Rezistența la tracțiune diametrală. Această metodă de testare in vitro dezvoltă forțe similare testului de flexie, dar implică utilizarea unor specimene cilindrice (60.1mm diametru, 30.1mm înălțime) supuse la forțe de compresie diametrală pe marginile probelor, care în situația dată, vor induce o forță de tracțiune opusă și proporțională cu diametrul probei. Astfel rezistența la tracțiune diametrală poate fi considerată ca un test indicator al fragilității materialului testat110,111,113.

Rezistența la tracțiune diametrală, DTS, a fost măsurată utilizând ecuația de mai jos:

DTS = (2F)/(dt) (MPa)

unde F este forța maximă de fracturare (N), d este diametrul probei (mm) și t este înălțimea discului.

Absorbția de apă. Capacitatea de absorbție de apă a unei rășini compozite poate fi văzută pe de o parte, ca o metodă de contracarare a contracției de polimerizare, și pe de altă parte, ca o posibilitate de a elibera în mediul oral monomeri nereacționați, și care să scurteze longevitatea unui material de restaurare prin scăderea proprietăților sale fizice și mecanice121,125. Pentru studiul de față două tipuri de lichide s-au folosit pentru a măsura absorbția de apă a materialelor compozite: apă distilată și salivă artificială. Pentru aceasta s-au utilizat probe discoide (15mm diametru și 1mm grosime) (n=10 probe/fiecare material/lichid) preparate conform standardelor ISO 4049/2000/ANSI/ADA Specificația No.27123,124. Materialele compozite aplicate și condensate în matricea standardizată din Teflon, au fost compactate între două plăcuțe de sticlă și apoi polimerizate prin matricea transparentă Mylar (cu același tip de lampă fotopolimerizabilă precizată la testele mecanice) pentru 40 sec în direcții multiple. Excesul de material monomeri nereacționați a fost îndepărtat cu o hârtie abrazivă de 400 și 600 grit.

Toate specimenele au fost deshidratate într-un desicator vacuum la 370C pentru 24 h. Înainte de măsurare probele au mai fost ținute încă o dată în desicator la 230C. Măsurătorile s-au făcut până la obținerea unei valori constante (m0). Specimenele au fost împărțite aleatoriu în două grupe pentru a fi imersate în apă distilată, respectiv salivă artificială, la 370C pentru următoarele zile de referință: 1, 7, 14, 30. În timpul primei săptămâni probele au fost măsurate zilnic. Manipularea probelor în timpul măsurătorile s-a realizat cu grijă de fiecare dată, conform unui protocol bine stabilit: fiecare probă a fost manipulată cu o pensă, uscată cu o hârtie absorbantă, uscată timp de 15 sec, și după 1 minut măsurată, și apoi re-imersată în mediul de testare. Acest protocol ciclic s-a repetat pentru fiecare din zilele testate.

Absorbția de apă corespunzătoare zilelor mai sus menționate, pentru ambele medii de testare a fost calculată conform formulei:

Wsp = (m2-m3) / V

unde, m2 este masa probei după perioada de imersie în apa distilată/saliva artificială (µg), m3 este masa constantă obținută după ce specimenul a fost ținut în desicator (µg) și V este volumul probei (mm3).

Analiza statistică. Rezultatele au fost analizate cu ajutorul testului de varianță ANOVA și a testului de comparare a perechilor Tukey’s post-hoc, la un nivel de semnificație de 5%. S-au testat de asemenea, cu ajutorul testului Pearson și corelațiile posibile între mărimea medie a particulelor, procentul volumetric al distribuției particulelor, absorbția de apă pentru ambele medii testate și testele mecanice analizate. Pentru analiza statistică s-a utilizat programul SPSS 17.0 pentru interfața de Windows XP (SPSS Inc, Chicago, IL,USA) și XLSTAT 7.5.2 (pentru Excel, Microsoft Office 2010).

6.4. Rezultate

Testele Shapiro-Wilk’s și Levene au arătat că variabilele urmează o distribuție normală și respectiv, există o omogenitate a variațiilor pentru p > 0.05.

Proprietăți mecanice

Datele statistice ale tuturor testelor mecanice evaluate în studiu sunt descrise în Tabelul VII. Analiza variațiilor (ANOVA) a arătat diferențe statistic semnificative ale degradării mecanice pentru toate materialele studiate (p < 0.0001) (Tabel VII, Fig. 16, Fig. 17).

Tabel . Rezultatele datelor statistice pentru rezistența la flexie (FS), compresie (CS) și tracțiune diametrală (DTS) ale materialelor studiate.

Așa cum se observă în Tabel VII și Fig. 16 valorile cele mai mari semnificative statistic pentru rezistența la flexie au fost înregistrate pentru Z550 comparativ cu restul materialelor, în timp ce EC a avut cele mai mici valori pentru același test mecanic (p < 0.05). Testul Tukey HSD pentru comparații multiple a arătat că nu există diferențe statistic semnificative între valori pentru EV și XRVU la testarea rezistenței la flexie (p =0.839).

Supuse la testul de compresie, perechile EC-XRVU și respectiv, EV-Z550 au înregistrat valori medii similare (p=0.1 și p=0.63). Totuși, cele mai mari valori semnificative statistic au fost observate pentru Z550 (p<0.05), urmate de cele ale EV, XRVU și EC (Tabel VII, Fig. 16). În ce privește valorile medii obținute pentru rezistența la tracțiune diametrală, nu s-au observat diferențe statistic semnificative între materialele EC, EV și XRVU (p>0.05). Rășina compozită nanohibridă Z550 a fost capabilă să reziste la forța de tracțiune diametrală, având cele mai mari valori medii semnificative statistic comparativ cu restul materialelor compozite (p<0.05) (Tabel VII, Fig. 17).

Fig. . Diagramă cu bare reprezentând valorile medii ale materialelor testate pentru rezistența la flexie și compresie. (Barele de eroare reprezintă 95% CI pentru n=10).

Fig. . Diagramă cu bare reprezentând valorile medii ale materialelor testate pentru rezistența la tracțiune diametrală. (Barele de eroare reprezintă 95% CI pentru n=10).

Absorbția de apă

Rezultatele testului One-Way ANOVA raportate la Ziua de referință au arătat diferențe statistic semnificative pentru toate cele patru rășini diacrilice compozite în ce privește imersia în apă distilată și respectiv salivă arificială pentru perioada de timp testată (p < 0.05) (TabelVIII).

Tabel . Rezultatele obținute pentru absorbția de apă ale materialelor studiate imersate în apă distilată (DW) și salivă artificială (AS) după 1,7,14,30 zile (µg/mm3).

Testarea prin comparații multiple ale subgrupurilor (Test Tukey HSD, p < 0.05) a arătat o absorbție de apă semnificativ mai mare pentru ambele medii de imersii corespunzător lui XRVU pentru ziua 30 comparativ cu ziua 1 (DW,p=0.001; AS, p=0.018) și pentru ziua 7 (DW,p=0.031; AS, p=0.02). Pentru restul de subgrupuri omogene nu s-au observat diferențe statistic semnificative (p > 0.05) (Tabel VIII).

Materialul compozit, EV, a avut cea mai mare valoare medie statistic semnificativă după 14 zile de imersie în apă distilată, și respectiv cea mai mică valoare medie de absorbție după 24 de ore, comparativ cu ziua 30 (p < 0.05). Testul Tukey HSD nu a arătat diferențe statistic semnificative pentru subgrupurile 1z-7z și 14 z-30z (p > 0.05). După 1 zi de imersie în salivă artificială, același material a avut cea mai mai mică valoare medie de absorbție statistic semnificativă comparativ cu ziua 7 și ziua 30 (p=0.05 și p=0.002). De asemenea, nu s-au observat nicio diferență statistic semnificativă pentru zilele 7, 14 și 30 pentru imersia materialului EV imersat în salivă artificială (p > 0.05) (Tabel VIII).

După 24 ore și respectiv o săptămână de imersie în apă distilată, materialul Z550 a avut cea mai mică valoare medie de absorbție statistic semnificativă, comparativ cu restul zilelor de referință (p1-7=0.002, p1-14 < 0.0001, p1-30 < 0.0001; p7-14 = 0.031, p7-30 < 0.0001 ). Nu s-au observat diferențe statistic semnificative între ziua 14 și ziua 30 (p=0.14). De asemenea, testul ANOVA a arătat valori medii semnificativ mai mici după o zi și respectiv cea mai mare valoare medie semnificativă după o lună de imersie în salivă artificială comparativ cu zilele evaluate (p1-7=0.002, p1-14 < 0.0001, p1-30 < 0.0001; p30-7 < 0.0001, p30-14 = 0.024).

După 30 zile de imersie în apă distilată compozitul experimental (EC) a absorbit cea mai mare cantitate de apă statistic semnificativă comparativ cu ziua 1 (p < 0.0001). În ce privește restul subgrupurilor de zile testate, testul post-hoc Tukey HSD nu a arătat diferențe statistic semnificative între valorile medii ale acestora (p>0.05). Totuși, materialul a avut o absorbție semnificativ mai mare după o lună de imersie în salivă artificială comparativ cu restul zilelor de referință (p30-1< 0.0001; p30-7 = 0.006; p30-14 = 0.019). Nu s-au găsit diferențe statistic semnificative când restul subgrupurilor omogene au fost comparate (p > 0.05) (Tabel VIII).

Când zilele de referință testate pentru absorbția în apă distilată au fost analizate în funcție de Material prin analiza ANOVA, testul statistic a arătat diferențe statistic semnificative între grupul de materiale pentru ziua 1 (F(3,40)=12.941, p<0.0001), ziua 7 (F(3,40)=8.075, p<0.0001) și respectiv ziua 30 (F(3,40)=14.023, p<0.0001)(Fig. 18a).

Fig. . Valorile medii ale absorbției de apă pentru materialele testate imersate în a) apă distilată și b) salivă artificială după 1, 7, 14, 30 zile (µg/mm3). (Barele de eroare reprezintă 95% CI pentru n=10).

În ce privește absorbția de apă în salivă artificială, testul ANOVA în funcție de Material a arătat diferențe semnificative între toate materiale testate pentru ziua 1 (F(3,40)=11.527, p<0.0001), ziua 7 (F(3,40)=4.04, p = 0.014), ziua 14 (F(3,40)=3.204, p = 0.035) și respectiv ziua 30 (F(3,40)=22.332, p<0.0001) (Fig. 18b).

Pe baza graficului din Fig. 18b și a rezulatatelor testului post-hoc Tukey HSD, s-a observat că în prima zi XRVU a avut o absorbție în apă distilată semnificativ mai mare comparativ cu EV (p=0.042) și cu Z550 (p<0.0001), în timp ce Z550 a avut o valoare medie semnificativ mai mică decât EC (p<0.0001). Nu s-au observat diferențe statistic semnificative pentru restul de subgrupuri omogene (p>0.05) pentru aceeași zi de referință (Tabel VIII, Fig. 18a).

După o săptămână de imersie, rășina compozită, EV, a prezentat cea mai mică valoare medie statistică comparativ cu XRVU (p=0.02), iar materialul EC a absorbit cea mai mare cantitate de apă semnificativ statistică comparativ cu materialele EV și Z550 (p<0.0001 și p=0.032). Testul post-hoc nu a evidențiat nicio diferență statistică pentru restul de materiale. Comportamentul de absorbție în apă distilată după 30 zile a fost semnificativ mai mic pentru EV comparativ cu restul materialelor (p<0.0001). De asemenea, pentru aceeași zi de referință mai sus menționată nu s-a observat diferențe statistice între restul de subgrupuri (p > 0.05)(Tabel VIII, Fig. 18a).

După prima zi de imersie în salivă artificială, testul de comparații multiple a perechilor a indicat o absorbție statistic semnificativ mai mare pentru XRVU față de Z550 (p=0.005)și între perechile de materiale EC-Z550 (p<0.0001) și respectiv EC-EV (p=0.001). Pentru restul de perechi omogene nu s-au observat diferențe statistic semnificative (p > 0.05)(Tabel VIII, Fig. 18b).

Imersia pentru o săptămână și respectiv după două săptămâni în salivă artificială a arătat valori statistice mai mari ale absorbției de apă pentru materialul EC față de restul materialelor (p<0.05) și de asemenea, valori similare între restul rășinilor compozite testate (p>0.05) (Tabel VIII, Fig. 18b). După o lună de imersie în salivă artificială rășina compozită EV a absorbit cea mai mică cantitate de apă semnificativă statistic față de XRVU (p=0.021), Z550 (p<0.0001) și respectiv EC (p<0.0001). Pentru aceeași zi de referință, testul post-hoc Tukey HSD a arătat valori semnifivativ mai mari pentru EC față de XRVU și respectiv, EV (p < 0.0001)(Tabel VIII, Fig. 18b).

La sfârșitul studiului, toate materialele testate au prezentat o absorbție de apă ușor mai mare pentru imersia în salivă articială comparativ cu apa distilată (p > 0.05).

Corelații

a.Corelații între proprietățile mecanice

Testul de corelație Pearson a indicat o relație pozitivă semnificativă între rezistența la flexie (FS) și tracțiunea diametrală (DTS) (R=0.97, p=0.03) și respectiv cu rezistența la compresiune (CS) (R=0.83, p=0.172), în timp ce între CS și DTS a indicat o relație moderată pozitivă nesemnificativă statistic (R=0.7, p = 0.3).

b. Corelații între proprietățile mecanice și absorbția de apă

O corelație negativă semnificativă statistic s-a observat între valorile medii ale CS și absorbția de apă pentru ambele medii de imersie după o zi de testare (RDW = -0.988, p=0.01 și RAS = -0.978, p=0.02). De asemenea, s-au observat o corelație negativă între absorbția de apă și FS (RDW = -0.899 și RAS = -0.919) și respectiv DTS (RDW = -0.801 și RAS = -0.81) pentru p > 0.05 (Fig. 19a,b).

Fig. . Corelațiile între valorile medii ale proprietăților mecanice și absorbția de apă a rășinilor compozite după 1 zi de imersie în a) apă distilată (DW) și b) salivă artificială (AS). (Barele de eroare reprezintă eroarea standard – SE pentru n=4).

c. Corelații între proprietățile mecanice, procentul de volum a particulelor anorganice și dimensiune medie a particulelor

S-a observat corelații pozitive între procentul volumetric al particulelor și FS, DTS (RFS = 0.34, RDTS = 0.56, p > 0.05) și o relație slabă cu CS (RCS = 0.124, p > 0.05)) (Fig. 20).

Testul de corelație Pearson a stabilit o legătură slabă negativă între dimensiunea medie a particulelor și CS (RCS =-0.22, p > 0.05) și respectiv o relație slabă pozitivă cu FS și DTS (RFS = 0.005, RDTS = 0.26, p > 0.05).

Fig. . Corelații între valorile medii ale proprietăților mecanice și procentul volumetric al particulelor de umplutură anorganică pentru rășinile compozite testate.(Barele de eroare reprezintă eroarea standard – SE pentru n=4).

6.5. Discuții

Cavitatea orală este un mediu complex care reunește acțiunea unor factori și forțe interacive și dinamice. Astfel că, posibilitatea de a observa interacțiunile pure sau comportamentele rășinilor compozite la nivelul cavității orale nu este întotdeauna posibilă, mai ales când noi tipuri de materiale de restaurare dentară sunt livrate pe piața stomatologică.

Nano-tehnologia a evoluat foarte mult în ultimi ani, iar rezultatele se văd prin intermediul lansării de noi rășini diacrilice compozite indicate pentru stoamtologia restaurativă. Astfel, noi tipuri de particule silanizate (de dimensiuni nanometrice și conglomerate nanomerice) au fost mixate cu matricea rășinică, rezultând așa numitele rășini compozite cu „nano-umplutură”109,110,119,,,,,. S-a afirmat faptul că o creștere a procentului de particule și o scădere a mărimii acestora poate contribui la îmbunătățirea proprietăților mecanice și fizice109,110,128.

În studiile sale experimentale, Curtis AR și colab114,129, utilizând diferite medii de stocare și teste mecanice, a analizat comportamentul de degradare a șapte rășini compozite comerciale: Heliomolar (cu micro-umplutură), Filtek Z100 (cu micro-umplutură), Filtek Z250(microhibrid), Filtek Supreme XT (nuanțe de Body și Translucent) (cu nanoumplutură), Grandio (nanohibrid) și Grandio Flow (nanohibrid). Autorii a arătat că încorporarea „conglomeratelor nanomerice” în compoziția unui compozit cu nano-umplutură poate duce la consolidarea materialului și consecutiv la o creștere a rezistenței la degradare comparativ compozite micro- și nano-hibride. Mai mult, s-a raportat că asocierea particulelor silice-zirconia pot crește rezistența mecanică a materialului compozit față de cele pe bază sticlă de bariu128. În studiul de față, rășina compozită Z550, pentru care s-a afirmat de către producători120 că are în compoziția sa particule pe bază de silice-zirconia, a prezentat o performanță mecanică mai bună față de restul rășinilor compozite nanohibride testate. Acest comportatment poate fi explicat prin prezența unei distribuții similare cu materialul Filtek Supreme XT și prin prezența „conglomeratelor nanomerice”119.

Pentru materialul EV s-a raportat 80-81%wt (55-57%vol) mixtură din articule de prepolimeri de trifluorură de yterbium, oxizi micști și particule din sticlă de bariu dispersate în matricea rășinică formată din Bis-GMA, Bis-EMA și UDMA (Tabel VI). Această compoziție, tipul și distribuția de particule, și respectiv matrice polimerică este similară cu materialul Tetric EvoCeram (rășină compozită nanohibridă), produs de același producător. În studiul de față, EV a avut un comportament mai bun decât compozitul tradițional, XRVU atunci când au fost supuse forțelor de compresie, și de asemenea a prezentat o performanță similară la testeul la flexie și tracțiune diametrală comparativ cu celelalte materiale evaluate. Luând în considerare similaritatea combinației dintre umplutura anorganică și monomerii rășinici și faptul că la efectuarea unei căutări în baza Pubmed nu a adus nici un rezultat în ce privește performanțele mecanice ale EV, se poate presupune că acest material se comportă din punct de vedere mecanic similar cu materialul Tetric EvoCeram.

În studiul de față, rășina compozită experimentală, EC, a prezentat cele mai mici valori la testul la flexie în 3 puncte, dar a avut o performanță similară cu XRVU și EV la testele de rezistență la compresie și tracțiune diametrală. Acest comportament poate fi explicat de faptul că în compoziția materialului s-au combinat mai multe tipuri de particule anorganice (în special sticlă de bariu, quartz, oxid de zirconiu, silice coloidală) dispersate în matricea polimerică și legate chimic cu ajutorul unui agent de cuplare specific113,116,125-127. Totuși, toate valorile medii ale acestui material după testele mecanice sunt în acord cu cele recomandate de standardele ISO123,124. Mai mult, rezultatele observate în studiu pentru XRVU și EC sunt în acord cu referința 127.

Având în vedere că toate materialele utilizate în studiu au avut valori similare între procentul volumetric de umplutură anorganică și respectiv mărimea medie a particulelor, numai tipul de particule și distribuția lor a putut să influențeze comportamentul mecanic al acestor rășini compozite. Astfel, s-a găsit o corelație pozitivă între testele mecanice evaluate în investigația de față. Mai mult, o corelație statistic semnificativă s-a stabilit între testul de rezistență la flexie în 3 puncte și tracțiunea diametrală, ceea ce este în acord și cu referința 112. Este important de menționat, totuși, că nu s-au găsit nicio depedență statistică între proprietățile mecanice, procentul volumetric de particule și mărimea medie a acestora.

În timpul funcționării clinice, un material de restaurare este suspus să reziste nu numai forțelor ocluzale, dar și schimbărilor de temperatură al alimentelor ingerate, și mai mult să reziste și la gradul înalt de umiditate existent în cavitatea orală. Pe baza informațiilor din literatura de specialitate legate de absorbția de apă a rășinilor compozite111,114,117,120-122,126,130, principalii factori care pot să influențeze comportamentul materialelor compozite în mediul oral este mixtura de monomeri rășinici și proprietatea lor de hidrofilie, tipul de agent de cuplare și distribuția particulelor de umplutură115,131,.

Comportamentul la absorbția de apă a materialelor testate corespunzătoare zilelor de referință stabilite, a avut valori cuprinse în intervalul de la 21.8 µg/mm3 (ziua 1; Z550) la 37.85 µg/mm3 (ziua 30; EC) pentru apă distilată și de la 24.03 µg/mm3 (ziua 1; Z550) la 39.71 µg/mm3 (ziua 30; EC) pentru salivă artificială, valori care se nu depășesc cele maxime recomandate de standardele ISO (40 µg/mm3)123,124(Tabel VII, Fig. 18, Fig. 19).

S-a observat faptul că, în timpul imersiei, monomerii reziduali ai compozitelor pe bază de Bis-GMA/TEGDMA au avut o hidrofilie mai mare față de rășinile compozite pe bază de UDMA sau alte tipuri de monomeri111,114,115,117,120,122,. În studiul de față s-a observat un comportament de absorbție, corespunzător celor două medii de imersie, similar pentru rășinile compozite, XRVU și EC la sfărșitul experimentului. Deși matricea rășinică utilizată pentru materialul EC a avut o combinație variată de monomeri Bis-GMA (60%), TEGDMA (30%) și UDMA (10%), în situația dată, materialul conține prepondrent complexul de monomeri Bis-GMA/TEGDMA și astfel, se poate explica similaritate în comportamentul de absorbție cu rășina compozită XRVU.

În studiul de față valorile absorbției de apă pentru XRVU au fost mai mari decât cele indicate de Sava și colab126. Este important de menționat că în cadrul investigației de față, pentru polimerizare s-a utilizat o lampă de halogen timp de 40 sec, în timp ce în studiul mai sus menționat, autorii au folosit o lampă pe bază de diode (LED) pentru aceeași perioadă de 40 sec. Astfel, pe baza faptului că o lampă LED îmbunătățește gradul de conversie a monomerilor rășinici și de asemenea proprietățile mecanico-fizice131, se pot explica și diferențele apărute între rezultatele studiului de față și cele obținute de Sava și colab126.

La începutul investigației, rășinile compozite, EV și Z550 au absorbit o cantitate de apă semnificativ mai mică, corespunzătoare pentru ambele medii de imersie, comparativ cu restul materialelor testate, iar după o lună de imersie, materialul Z550 a absorbit o cantitate semnificativ mai mare, în timp ce EV a avut cea mai mică valoarea statistică pentru absorția de apă față de restul materialelor corespunzătoare celor două medii de imersie. Touși, la finalul celor 30 zile, s-au observat valori crescute ale absorbției de apă în cele două medii de stocare pentru toate materialele compozite testate. Acest comportament poate fi explicat de posibilitatea ca maerialele evaluate să aibă o perioadă de saturare mai lungă decât perioada de 30 zile testată în acest studiu114,120,126.

Un comportament similar cu cel al materialului Z550, poate fi observat și la alte materiale rășini compozite din gama Filtek (Filtek Z350, Filtek Z250, Filtek Supreme XT, etc.), pentru care s-a raportat114,118,120,121,132 o capacitate de absorbție de apă mai mare comparativ cu alte materiale de restaurare similare, după diferite perioade de imersie. Materialele menționate mai sus, au în comun matricea rășinică, iar cele cu nano-umplutură mai au în comun particulele de silice de mărim nanometrică, conglomerări de particule de silice-zirconia și „mănunchiuri nanomerice” de silice119. S-a crezut că aceste mănunchiuri nanomerice sunt capabile să ofere o rezistență la degradarea hidrolitică prin fenomenul de opunere creșterii unei fisuri interne114,129. Totuși există posibilitatea ca prezența „unei suprafețe specifice mari”116 dată de multiplele silanizări ale particulelor nanometrice din catru aglomerărilor/non-aglomerărilor din cadrul umpluturii compozitului Z550 și prezența unei oarecare porozități a manunchiurilor nanomerice114,120,128,129,131,132 să ducă la un fenomen de hidroliză și absorbție mai mare, care în timp să interfereze propietățile fizice114,131, optice118, sau mecanice128,129 ale materialului de restaurare. Contrar cu rezultatele obținute în studiul de față, Gonulol N și colab122 au indicat valori intermediare ale absorbției de apă pentru Z550, care au fost semnificativ mai mici decât Beautifil II (compozit pe bază de Bis-GMA/TEGDMA) și mai mari decât Tetric N-Ceram (compozit pe bază de Bis-GMA/UDMA/TEGDMA). Important de specificat faptul că, deși în studiul de mai sus autorii au folosit un protocol similar cu cel din studiul de față, aceștia au raportat rezultatele pe baza unui raport procentual între cantitatea de apă absorbită/cea pierdută după 28 de zile de imersie, în timp ce pentru studiul de față s-au folosit și raportat valorile medii ale degradării hidrolitice calcuate și exprimate în µg/mm3. Astfel ambele tipuri de rezultate ar trebui luate în considerare și analizate cu grijă, așa cum au fost raportate.

Diferite studii115,117,131-133 au raportat că înlocuire monomerului TEGDMA cu Bis-EMA și/sau UDMA și scăderea procentului de monomer Bis-GMA din compoziția unei rășini compozite, poate să crească hidrofobicitatea matricii rășinice. Acest fenomen a putut fi observat și în studiu pentru materialul EV, care după 30 zile de imersie în apă distilată și salivă artificială a absorbit cantitatea cea mai mică statistic semnificativă comparativ cu restul compozitelor (p<0.0001).

Rezistența la degradare a unui material compozit de restaurare nu depinde numai de comportamentul pur mecanic sau de absorbție a apei, ci acestea se intrică formând un fenomen mai complex. Astfel, în investigația de față s-a observat o scădere a performaței mecanice concurentă cu creșterea absorbției de apă pentru ambele medii de imersie după prima zi de referință, chiar dacă nu s-au observat diferențe statistic semnificative între valorile obținute pentru cele două lichide de simulare (Fig. 19).

6.6. Concluzii

Luând în considerare limitările acestui studiu, pot fi formulate următoarele concluzii:

– tipul, morfologia și distribuția de particule de umplutură și respectiv combinația de monomeri ai matricii rășinice au influențat pozitiv performanța mecanică rășinilor Filtek Z550 și Evetric.

-o șarjare mare în cadrul nano-agregatelor pre-polimerizate a materialului Filtek Z550, a dus la o absorbție de apă mai crescută și o degradare a matricii polimerice cu scăderea rezistenței legăturii adezive a agentului de cuplare.

– combinația de monomeri rășinici hidrofobi din compoziția materialului EV a reușit să asigure o creștere a rezistenței la absorbția de apă și a performanței mecanice.

– supuse la degradare hidrolitică, compozitul tradițional și cel experimental (XRVU și EC) au avut un comportament similar al absorbției de apă.

Capitolul 7. Studiul 3. Evaluarea fenomenului de uzură a unor materiale din rășini compozite

7.1. Evaluarea in vitro a rezistenței la uzură prin abrazie în urma procesului de finisare și lustruire a rășinilor compozite de restaurare directă

7.1.1 Introducere

Stomatologia mileniului III este caracterizată în principal de restaurări dentare cu un înalt grad de estetică8. Astfel, toate tipurile de recontrucții ale țesutului dur dentar (realizate direct sau în laborator) au nevoie de materiale care să refacă în mod natural țesutul pierdut. Un alt aspect important este compoziția acestor materiale, mai ales a celor din rășini diacrilice compozite care necesită o atenție deosebită în ce privește alegerea materialului în sine (cu particule de microumplutură, nanoumplutură sau chiar nanohibride), a nuanței celei mai potrivite cazului clinic, dar și coroborarea acestor informații cu proprietățile mecanice de suprafață ale materialelor utilizate.

Multitudinea de factori existenți la nivelul cavității orale, impune anumite condiții viitorului material compozit de restaurare directă. Astfel, fenomenul de uzură poate fi observat încă de la momentul zero al aplicării rășinii compozite în cavitatea dentară. Fenomenul de uzură a fost definit în literatură12,32,33,50 prin prezența acțiunii a diferite mecanisme: de abrazie, adeziune, eroziune, oboseală, etc. Modul în care o restaurare directă din rășină compozită va fi capabilă să reziste agenților tribologici din cavitatea orală poate fi explicată și de elementele structurale și compoziționale de care dispune materialul134. Astfel, tipul de particule anorganice, mărimea și distribuția lor, legătura lor cu matricea polimerică134, modalitățile de realizare a polimerizării pot influența proprietățile mecanice de suprafață și chiar rezistența la uzură a materialului de restaurare.

Totuși principalul motiv care ar putea să îl deranjeze pe pacient este estetica noii restaurări dentare. Această proprietate, de importanță actuală, poate fi afectată în mod direct de calitatea suprafeței obturației, obținută imediat după finisarea și lustruirea materialului restaurativ caracterizată de fapt de rugozitatea de suprafață. Rezultatul în timp al acestui fenomen se traduce prin apariția biofilmului din placa dentară, colorații marginale și intrinseci la nivel de obturație136, dar și scăderea proprietăților mecanice intrinseci și de suprafață a materialul restaurativ54,63,65,135.

Scopul sistemele de finisare și lustruire existente la momentul actual este de a îndepărta excesul de material la nivel marginal, dar mai ales de oferi obturației de compozit aspectul vizual natural, cât mai aproape de cel al dintelui. Acest tip de rugozitate este denumită în literatură „rugozitate dobândită”12, în timp ce rugozitatea obținută imediat după polimerizarea rășinii compozite, este denumită „rugozitate moștenită”12. Ultima este rezultatul tipului, mărimii și distribuției de particule anorganice existente în rășina compozită. Una din metodele de analiză a detaliilor de suprafață a materialelor compozite este microscopia de forță atomică 3D. Acest tip de evaluare poate să ofere informații importante despre topografia unui material compozit imediat după polimerizare sau supus la diverse procedee de suprafață, așa cum este finisarea și lustruirea.

Modelul utilizării unui singur material care să îmbine cât mai multe etape într-una singură, este pus în aplicare și în cazul sistemelor de finisare și lustruire136. De asemenea, noile tipuri de rășini compozite nanohibride se bazează pe tehnica utilizării unor particule anorganice și a unor agregate de particule prepolimerizate de dimensiuni cât mai mici, de ordin nanometric, astfel că, aceste materiale ar putea fi indicate și pentru restaurarea dinților din zona anterioară19,63,64,119. Astfel, scopul studiului de față a fost de a evalua comparativ efectele a două sisteme de finisare și lustruire (freză multilamelară combinată cu un sistem de lustruire în trei timpi, și respectiv cu un sistem de lustruire într-un timp) pentru patru rășini compozite nanohibride (una tradițională, una experimentală și două cu apariție recentă). La această evaluare s-a determinat și rugozitatea suprafețelor de material compozit.

7.1.2. Ipoteza de lucru

Ipotezele de lucru formultate pentru acest studiu au fost următoarele:

1. Toate rășinile compozite nanohibride vor avea valori similare în ce privește masa și înălțimea procentuală pierdută în urma tehnicilor de finisare și lustruire.

2. Rugozitatea medie dobândită prin tehnicile de finisare și lustruire a materialelor testate va fi similară cu cea moștenită imediat după polimerizare.

3. Există corelații între masa, înălțimea procentuală și respectiv rugozitatea medie a probelor de material testate.

7.1.3. Material și metodă

Pentru studiul de față s-au testat un număr de 60 probe (nuanța A2) din aceleași materiale compozite folosite și pentru studiul 2 (XRVU, EV, Z550 și EC)(Tabel VI).

Prepararea probelor.Pentru realizarea probelor de compozit s-au folosit matrițe cilindrice din Teflon având diametrul de 6mm și înălțimea de 2mm. Compactarea materialului s-a realizat prin interpunerea matriței între două plăcuțe de sticlă, iar polimerizarea s-a realizat multidirecțional cu ajutorul unei lămpi de fotopolimerizare cu halogen (40 sec, Optilux 501, Kerr, USA), prin intermediul unui gel de glicerină, aplicat pe suprafața materialului. După priza materialelor compozite specimenele au fost măsurate (micrometru digital) și cântărite(balanță analitică) înainte și după preparare. Dintre acestea un număr de 20 probe, alese aleatoriu, au fost considerate probele din Grupul de control, corespunzător fiecărui material testat, în timp ce restul de probe au fost finisate cu hârtie abrazivă de 600grit pentru îndepărtarea monomerului de la suprafața de testare, și apoi supuse la două tehnici de finisare și lustruire. Astfel, specimenele au fost împărțite în 3 grupe (n=5 specimene/material) după cum urmează:

-Grupul de control (GC)-specimenele nu au suferit nicio modificare după polimerizare.

-Grupul de finisare și lustruire în 3-etape(FL3)-specimenele au fost finisate inițial cu o freză multilamelară (30 lamele) cu răcire, în sens unidirecțional, timp de 20 secunde, și apoi lustruite în trei etape cu discuri abrazive diferite (mediu, fin și extrafin) (Soft-Lex Pop-on, 3MESPE, USA) timp de 20 sec fiecare la o rotație de 10000 rpm, folosind piesa de mână contraunghi. Fiecare disc a fost folosit la maximum trei specimene, după care a fost înlocuit cu unul nou.

-Grupul de finisare și lustruire într-o etapă(FL1)-probele au fost finisate cu freză multilamelară(30 lamele) similar celor de la grupul FL3, și apoi lustruite sub răcire cu apă cu un singur polipant din cauciuc siliconic impregnat cu cristale micro-fine de diamant (până la 72% particule) și oxizi de aluminiu, titaniu și fier (Optrapol, Ivoclar, Vivadent, Lichtenstein), timp de 20 sec la 10000 rpm, folosind piesa de mână contraunghi. Fiecare polipant a fost folosit la maximum 3 probe.

Evaluarea cantitativă a probelor. a)Înălțimea procentuală pierdută. Pentru fiecare probă de material din cele 3 grupuri s-a măsurat înălțimea cu un micrometru digital(GCh0, FL1h1, FL3h2). Pierderea procentuală în înălțime a probelor după fiecare metodă de finisare-lustruire s-a calculat după următoarea formulă:

Hp=(H0-Hi)/H0*100

b) Masa procentuală pierdută. Toate probele s-au cântărit cu o balanță analitică, rezultând următoarele valori per fiecare specimen: masa înainte de finisare-lustruire (GCm0), masa după finisare-lustruire în 3-etape (FL1m1) și masa după finisare-lustruire într-o etapă(FL3m2). Pierderea procentuală de masă după rezultată în urma utilizării metodelor de finisare-lustruire s-a calculat utilizând formula următoare:

Mp=( M0-Mi)/M0*100

Evaluarea rugozității de suprafață. Pentru măsurarea și evaluarea rugozității de suprafață a probelor de material compozit testate s-a utilizat un microscop de forță atomică (AFM)(NT-NDT,Rusia).Imaginile topografice s-au realizat în modul semicontact (tapping mode) cu ajutorul unor tipuri piramidale din siliciu, cu scopul de a obține suprafete mai mari de 40 x 40 μm2 cu o frecvență de scanare a tipului de 1Hz și o rezoluție de 256×256 pixeli.Imaginile furnizate de catre microscop s-au prelucrat cu programul WSxM 5.0. Imaginile brute preluate de către microscop au fost prelucrate cu funcția „Plane” și reprezentate în format 3D, apoi cu ajutorul funcției „Roughness analysis” programul a generat pentru fiecare probă analizată un set de histograme a nanoasperităților măsurate în pixeli. Înălțimea medie pentru fiecare imagine s-a determinat după formula:

a=(∑ij*aij )/N, unde aij =înălțimea fiecarui pixel,iar N numarul de pixeli

Înălțimea medie a fost utilizată astfel de software pentru determinarea rugozității de suprafață corespunzătoare imaginii scanate, dată de următoarea formulă:

Rugozitatea=(∑_ij*|a_ij-〈a〉| )/N

Astfel pentru determinarea rugozității medii de suprafață (Ra), s-au utilizat câte trei măsurători în centrul zonei de preparare, aceasta fiind calculată ca media aritmetică a valorilor rugozității de profil corespunzătoare fiecărui specimen.

Analiza statistică a datelor obținute s-a efectuat cu ajutorul testelor statistice ANOVA și Wicoxon și respectiv cu ajutorul testelor de comparare multiplă a mediilor (Dunnett, Tukey HSD și Mann-Whitney U) pentru comparația valorilor medii la un nivel de semnificație statistică de 95%. S-a verificat, de asemenea, și existența corelațiilor dintre valorile medii ale rugozității și cele ale înălțimii și respectiv, greutății, cu ajutorul testului de corelație Pearson și a analizei de regresie.

7.1.4. Rezultate

După evaluarea statistică, testele ANOVA și respectiv Dunnett au arătat valori medii semnificative (p<0.05) pentru compozitele XRVU, Z550 și EC atunci când s-au comparat modificările de masă produse de cele două metode de finisare-lustruire (FL1 și FL3) față de grupul de control (Tabel IX, Fig. 21).

La compararea valorilor medii ale celor patru materiale compozite, testul Wilcoxon a arătat diferențe semnificativ statistice pentru grupul GC (p=0.007), grupul FL1m (p=0.008) și respectiv grupul FL3m (p=0.005). Astfel, materialul EC a pierdut o cantitate semnificativ mai mică după utilizarea celor 3 metode testate față de restul materialelor (p<0.05), în timp Z550 a pierdut o cantitate semnificativ mai mare comparativ cu XRVU, după utilizarea metodei de finisare-lustruire în 3 timpi(FL3) (Tabel IX, Fig. 21).

Din punct de vedere al pierderii procentuale de masă s-a constatat următoarea ordine descrescătoare după utilizarea metodei FL1, Z550=EV˃XRVU˃EC, și respectiv pentru metoda FL3, EV˃XRVU˃Z550˃EC (p˃0.05) (Tabel IX).

Tabel . Valorile medii ale cantităților și respectiv pierderea de masă procentuală (SD) ale probelor de rășini compozite corespunzătoare celor trei grupuri de metode.

Fig. . Diagrame de tip box-plot reprezentând modificările valorilor medii, ale masei și înălțimii probelor de materialele compozite, suferite după cele două metode de finisare-lustruire.

Modificările în înălțime au fost statistic semnificativ mai mici după folosirea celor 2 metode de finisare-lustruire comparativ cu folosirea gelulului de glicerină pentru toate rășinile compozite testate (p<0.05), mai puțin pentru materialul EC atunci când s-a finisat și lustruit într-o etapă (p˃0.05)(Tabel X, Fig.21).

Datele rezultate după evaluarea înălțimii probelor au arătat diferențe semnificativ mai mici ale înălțimii probelor din materialul EC față de XRVU și EV pentru cele trei grupuri de metode testate (p<0.05), și respectiv probele din material Z550 au avut valori medii ale înălțimii semnificativ mai mici comparativ cele ale lui XRVU, după folosirea metodei FL1(p<0.05). Testul Mann-Whitney nu a avut valori statistic semnificative pentru perechile de maeriale XRVU-EV, EV-Z550 și respectiv Z550-EC, corespunzător celor trei metode de finisare-lustruire (p˃0.05) (Tabel X, Fig. 21).

Tabel . Valorile medii ale înălțimilor, și respectiv pierderea procentuală în înălțime (SD) a probelor de rășini compozite corespunzătoare celor trei grupuri de metode.

În ce privește pierderea procentuală în înălțime s-a observat următoarea ordine descrescătoare după utilizarea metodei FL1 (p<0.05), și respectiv FL3(p˃0.05), EV˃Z550˃XRVU˃EC (Tabel X).

Tabel . Valorile medii ale rugozității(Ra) (SD) probelor de rășini compozite inițial (GC) și după cele două grupuri de metode de finisare-lustruire (FL1, FL3).

Testul statistic de varianță ANOVA în funcție de material, a relevat diferențe statistic semnificative ale rugozității de suprafață (p<0.05) pentru cele trei grupuri luate în considerare (GC, FL1, FL3). Astfel, testul Tukey, de comparare a perechilor de medii, a indicat valori semnificativ mai mari ale parametrului Ra pentru compozitul XRVU comparativ cu EV și Z550 (p<0.05) corespunzător grupurilor GC și FL1, în timp ce pentru perechile de materiale EV-Z550 și respectiv XRVU-EC a indicat valori similare pentru aceleași grupuri menționate mai sus (p˃0.05). În ce privește grupul FL3 testul Tukey a indicat valori similare ale rugozității de suprafață între XRVU, Z550 și EC, și respectiv între materialele EV-Z550(p˃0.05), în timp ce pentru XRVU și EC s-au constatat valoari medii semnificativ mai mari comparativ cu EV(p<0.05) (Tabel XI, Fig. 22). De asemenea, testul de varianță ANOVA și testul Dunnett au indicat valori medii ale rugozității de suprafață statistic semnificative între grupurile FL1, și respectiv FL3 comparativ cu grupul de control, în care s-a utilizat doar gelul transparent (GC) corespunzător materialelor compozite XRVU, Z550 și EC (p<0.05), în timp ce pentru materialul EV valorile rugozității au fost similare(p˃0.05) (Tabel XI, Fig. 22).

Coeficientul de corelație Pearson a indicat relații pozitive, între valorile medii ale masei și înălțimii probelor pentru grupurilor de metode analizate corespunzătoare compozitelor XRVU (RGC=0.79, RFL1=0.84,RFL3=0.26, p˃0.05), EV (RGC=0.86, RFL3=0.87, p˃0.05; RFL1=0.9,p<0.05), Z550(RGC=0.92, RFL1=0.98, p<0.05; RFL3=0.52, p˃0.05) și respectiv EC (RGC=0.71, RFL1=0.37,RFL3=0.32, p˃0.05). Analiza corelațiilor dintre valorile medii ale masei și înălțimii probelor și valorile medii ale rugozității de suprafață (Ra) din grupul GC au relevat relații negative nesemnificative (RGCm0=-0.93, RGCh0=-0.64, p˃0.05).

Pentru grupul FL1, s-au evidențiat o corelație puternic negativă semnificativă între valorile medii al rugozității și pierderea de masă procentuală (RMp=-0.99, p=0.002) și respectiv, o relație puternic negativă nesemnificativă cu pierderea de înălțime procentuală (RHp=-0.91, p=0.094).

Pentru metoda de finisare-lustruire în 3 etape (FL3), analiza corelațiilor dintre valorile medii ale rugozității materialelor compozite și pierderea de masă și înălțime procentuală a evidențiat următoarele rezultate: RMp=-0.88, p=0.121 și respectiv RHp=-0.94, p=0.063.

7.1.5. Discuții

Unul din factorii importanți care pot contribui la creșterea longevității unei restaurări directe din rășină compozită este calitatea suprafaței acestuia. Astfel, asigurarea unei suprafețe cât mai netede, prin intermediul unor sisteme de finisare și lustruire, poate să influențeze atât estetica finală a materialului de restaurare prin acumularea placii bacteriene și colorarea la suprafață a restaurării, cât și rezistența la uzură a materialului136,.

În studiul de față s-au utilizat 4 materiale din rășini compozite, unul tradițional, două contemporane și unul experimental, pentru care s-a dorit evaluarea cantitativă și analiza calitativă a efectelor pe care le au 2 sisteme de finisare și lustruire comparativ cu situația în care se folosește doar aplicarea gelului de glicerină pentru prevenirea apariției stratului superficial inhibat de oxigen.

Fig. . Imagini de microscopie de forță atomică(3D și histograma de profil) ale compozitelor XRVU, EV, Z550, EC corespunzătoare grupurilor GC, FL1, FL3.

Deși rezultatele din alte studii au arătat că utilizarea cu același scop a matricii transparente oferă proprietăți de suprafață mai bune materialului compozit, în studiul de față s-a utilizat gelul de glicerină, deoarece acesta este mult mai frecvent utilizat de către practicieni la nivelul compozitului atunci când fețelor dentare ocluzale sunt restaurate.

S-a observat că cea mai mare pierdere de masă și înălțime procentuală pentru ambele sisteme de finisare-lustruire, a fost la nivelul probelor din material EV, urmat de Z550, în timp ce valorile cele mai mici s-au înregistrat la EC (Fig.21). De asemenea, aceste rezultate se corelează cu cele oferite de imaginile AFM, astfel că materialul EC a prezentat cea mai mare rugozitate inițial după polimerizarea sub gel de glicerină, iar după utilizarea celor două metode FL1 și FL3, a înregistrat valori similare cu cele ale materialului XRVU (p˃0.05)(Tabel IX, X, XI, Fig.22). Acest lucru se poate asocia cu o rezistență mai mare la abrazie comparativ cu restul materialelor, dar care este în detrimentul obținerii unei suprafețe cât mai netede. De asemenea, acest comportament se poate asocia cu situația în care particulele de umplutură sunt foarte apropiate unele de celelalte astfel că oferă o protecție mai mare la abrazie matricii polimerice.

Probele realizate din materialul XRVU au pierdut un procent mai mare atât cantitativ cât și în înălțime după utilizarea metodei FL3, comparativ cu metoda de finisare-lustruire într-un timp. Totuși valorile medii ale rugozității după cele două metode au fost semnificativ mai mici decât grupul de control nefinisat (p<0.05), și respectiv similare între cele două metode(p˃0.05)(Tabel XI). Datele obținute pentru XRVU la nivelul grupului GC au fost similare cu cele obținute și în alte studii,, și mai mari față de cele obținute de Saroși și colab140. Acest lucru se poate datora faptului că autorii au folosit în studiul lor polimerizarea sub matrice transparentă, iar finisarea și lustruirea s-a realizat cu freze diamantate și multilamelare de turbină cu răcire continuă. Utilizarea răcirii în timpul procedeelor de finisare și lustruire poate să producă o suprafață mai nedetă prin menținerea unei temperaturi locale scăzue la suprafața materialului compozit, astfel matricea polimerică nu poate fi arsă în timpul acestor proceduri.

În ce privește materialul EV, acesta a prezentat valori ale rugozității de suprafață similare între cele trei grupuri de probe (GC, FL1, FL3)(p˃0.05). Valorile găsite sunt mai mari decât cele raportate de Lainovic și colab138. Explicația acestei diferențe între valori poate fi dată de faptul că autorii au folosit o lampă LED, care poate oferi o polimerizare mai bună și implicit proprietăți de suprafață mai bune135 materialului compozit comparativ cu lampa cu halogen, folosită în studiul de față; iar polimerizarea s-a realizat tot sub o matrice transparentă. De asemenea sistemele de lustruire au fost alcătuite din mai multe discuri abrazive care au fost combinate și cu o pastă de lustruire la o rotație de 10000rpm timp de un minut.

Pentru rășina compozită nanohibridă Z550, s-au obținut valori medii semnificativ mai mici după cele două metode de finisare-lustruire față de grupul GC (p<0.05), în timp ce aceste valori au fost similare cu cele obținute la compozitul EV (p˃0.05)(Fig.22). Valorile obținute sunt mai mari decât cele obținute de Lainovic și colab, deoarece protocolul acestora a utilizat matricea transparentă, lampa LED și aceleași sistem de finisare și lustruire menționat mai sus. Acest comportament se poate explica și din faptul că materialul compozit Z550 este alcatuit din particule de tip microhibrid (0.005-3µm) alături de particule și aglomerări de particule nanometrice(0.6-1.4 µm). Practic rugozitatea obținută după FL1 și FL3 este la nivelul celei mai mari dimensiuni alte particulelor nanometrice(Fig.22).

Deși la nivelul GC, materialele XRVU, Z550 și EC au avut valori medii mai ridicate față de valoarea de referință recomandată în literatură (0.2µm) după utilizarea celor două metode (FL1, FL3) toate materialele au avut valori medii ale rugozității mai mici sau egale cu valoarea de referință.

Utilizarea celor două sisteme de finisare-lustruire au indicat valori comparabile atât la nivel de cantitate, înălțime, cât și la nivel de rugozitate. Aceste rezultate sunt concordante și cu cele raportate de Endo T și colab65 și respectiv, Ozel și colab136.

7.1.6. Concluzii

Având în vedere existența unor limitări ale studiului se poate concluziona:

-utilizarea gelului de glicerină pentru inhibarea acțiunii oxigenului asupra stratului superficial în timpul polimerizării compozitelor a indus la rășina compozită tradițională și cea experimentală valori mai mari ale rugozității decât cea de referință.

-rugozitatea dobândită în urma utilizării celor două metode de finisare-lustruire a fost asemănătoare pentru ambele sisteme, dar mai scăzută față de cea moștenită după polimerizare.

-rășina compozită experimentală a prezentat cea mai mică pierdere procentuală cantitativă și în înălțime prin tehnicile de finisare-lustruire, care s-au corelat cu o rugozitate mai mare față de restul materialelor compozite testate.

-tipul, morfologia, distribuția particulelor de umplutură anorganică, dar și prezența conglomeratelor de particule pre-polimerizate, au influențat rezistența și calitatea rugozității dobândite după fenomenul abrazie prin fricțiune indus de sistemele de finisare-lustruire testate.

7.2. Analiza calitativă in vitro a influenței abraziei simulate prin uzură de tip “two-body” asupra unor rășini compozite de restaurare directă și indirectă

7.2.1. Introducere

Reconstrucția structurilor dure dentare lipsă este un subiect foarte important pentru Stomatologia Restaurativă. Astfel că noi tipuri de rășini compozite directe și indirecte au fost dezvoltate pentru restaura în mod special dinții posteriori, unde forțele ocluzale au un impact foarte mare în această zonă (20-120N),,. Factori precum uzura ocluzală, schimbările de temperatură și încărcările mecanice pot să influențeze comportamentul acestor materiale așa fel, încât pot duce chiar la pierderea întregii restaurări43.

Oboseala ciclică și uzura reprezintă un fenomen complex format dintr-o varietate de factori care pot afecta dinții naturali și materialele de restaurare dentară, mai ales acele restaurări posterioare supuse stresului ocluzal32,43,146. Valorile uzurii clinice a dinților posteriori raportate în literatură diferă de la un studiu la altul. Astfel, în ultimii ani, cercetătorii au încercat dezvoltarea unor noi metode și protocoale utilizate pentru simularea uzurii și proceselor funcționale de masticație în laborator, cu scopul de a prezice mai bine fenomenul clinic32,49,67,,. Începând cu anul 2001 s-a încercat introducerea unei specificații tehnice ISO, astfel că pe baza acestor încercări pentru standardizarea metodelor de laborator corespunzătoare testelor de uzură între două și respectiv trei corpuri, câțiva ani mai târziu, s-au imaginat și dezvoltat noi aparate care să simuleze mișcările mediului cavității orale. Un astfel de aparat medical, utilizat în ultimii ani, pentru testele in vitro de îmbătrânire, este simulatorul de masticație (Chewing simulator, CS-4.2, SD Mechatronik, Germany)45,149,. S-a arătat că aparatul de simulare CS-4.2 poate oferi rezultate de încredere și oferă o ajustare ușoară prin aplicarea simultană a aceluiași număr de greutăți pentru fiecare cameră de testare și de asemenea, probele pot fi și termociclate în timpul mișcărilor mecanice, cu ajutorul unui software controlat de un operator149. Uzura între două corpuri se poate dezvolta ca o formă de „mișcare non-masticatorie” observată de obicei în timpul fenomenului de bruxism sau atriție, și considerată a fi o „ocluzie fiziologică de balans”49 care are loc în special la nivelul ariilor de contact ocluzal (OCA)49,.

Pierderea țesuturilor dure dentare implicate într-o cavitate mezio-ocluzo-distală (MOD) după îndepărtarea leziunii carioase, poate să afecteze rezistența dintelui în timpul proceselor masticatorii sau mișcărilor dinte-pe-dinte la nivelul OCA a ocluziei fiziologice43,49,147,151. Acest tip de cavitate poate fi restaurat în două moduri: utilizând rășini diacrilice compozite directe sau restaurări protetice de laborator (inlay-uri compozite). Pentru realizarea unui inlay se pot utiliza ceramică dentară, rășini compozite, aliaje, etc. De obicei, fie din cauza problemelor financiare sau din alte motive, pacientul poate cere restaurarea cavității MOD cu un compozit direct, deși utilizarea materialelor restaurative indirecte ar fi fost mult mai indicate pentru a reconstrui acest tip de cavități supuse stresului ocluzal. În situația dată, utilizarea inlay-urilor compozite ar putea asigura și aduce viitoarei restaurări un material cu proprietăți macanico-fizice mai bune. Noile formule de materiale dentare pe bază de nanoumplutură cu proprietăți îmbunătățite indicate pentru restaurarea dinților laterali le-au condus mai aproape de proprietățile țesuturilor dentare naturale, crescându-le posibilitatea de a rezista la mecanismele tribologice. Totuși, pierderea de material la nivelul contactelor ocluzale în timpul mișcărilor masticatorii funcționale este în continuare considerată cel mai important element al uzurii acestor materiale de restaurare dentară32,43,147,.

Posibilitatea de a evalua detaliile texturii suprafeței restaurărilor dentare de-a lungul anilor poate fi obținută pe baza trialurilor clinice45,147 sau a metodelor in vitro ce simulează mediul oral32,148,149,151,153. Pentru ambele situații, cercetătorii pot utiliza diverse proceduri calitative sau cantitative bine cunoscute în acest domeniu: microscopie de baleiaj (SEM), microscopie optică (OM), evaluarea pierderii în volum sau înălțime a restaurării, etc. În general când o restaurare dentară este analizată, contează nu numai metodele cantitative, ci și evaluarea calitativă poate fi utilizată pentru a oferi clinicianului o vedere de ansamblu.

Printre toate metodele de analiză micro-morfologică, detaliile caracteristice oferite de microscopia de baleiaj (SEM) pot fi utilizate pentru a oferi informații despre morfologia de suprafață, tipul de particule, distribuția și cantitatea acestora ce se găsesc în diferite materiale de restaurare45,152,. Totuși, această metodă are câteva limitări, precum „artefacte”, „pierderea detaliilor de suprafață”, „defecte mici la nivelul probei după expunerea la vacuum și temperaturi mari”45. Astfel, în ultimii ani, s-au dezvoltat noi tehnici de analiză micro- și macro-morfologică de suprafață, precum microscopia optică utilizată la magnificații mari combinată cu evaluare SEM45.

Căutarea în bazele de date internaționale a oferit puține informații în ce privește utilizarea stereomicroscopiei optice la magnificație mare, camerei foto digitale și a scanerului pe bază de laser 3D din cadrul sistemului CAD (Computer-Aided-Design) pentru evaluarea in vitro a detaliilor de suprafață micro- și macro-morfologice. Acest studiu a continuat cercetările precedente în domeniu152,154,,dorind ca prin intermediul acestei analize in vitro să sublinieze importanța diferitelor metode de evaluare calitative (camera foto digitală, microscopia optică, SEM și sistemul CAD) a morfologiei de suprafață și caracteristicile la uzură a patru RDC nano-hibride directe și patru inlay-uri compozite (două din rășini nanohibride și două din rășini compozite microhibride), supuse la două metode de îmbătrânire in vitro: termociclare (TC) și simularea uzurii la nivel OCA pe baza încărcărilor mecanice (ML).

7.2.2. Ipoteza de lucru

Ipotezele acestui studiu au fost formulate astfel:

1) Rășinile compozite indirecte vor avea avea un comportament mecanic de suprafață mai bun față de cele directe după testarea cu cele două metode de îmbătrânire in vitro (TC, ML).

2) Tipul de material de restaurare și respectiv structura sa chimică poate să influențeze comportamentul mecanic la abrazie și oboseală ciclică.

3) Metodele de analiză macro-morfologică (cameră foto digitală și scanner 3D cu laser) pot oferi o evaluare clinică mai detaliată a suprafețelor ocluzale supuse stresului masticator, completată și de metodele de analiză micro-morfologică (microscopie optică, de baleiaj).

7.2.3. Material și metodă

Un număr de optzeci de molari de minte, fără leziuni carioase sau fisuri, extrași în scop terapeutic pe baza unui accept scris din partea pacientului, au fost imersați în soluție de cloramină 4% pentru 14 zile și apoi ținuți în apă distilată la 40C pentru maxim 60 zile înainte de preparare. Țesuturile moi și tartrul a fost îndepărtat cu gheruțe de detartraj manual. S-au preparat cavități MOD standardizate utilizând o freză diamantată montată la turbină cu răcire. Suprafața internă a cavităților a fost finisată cu freze cilindrice diamantate de granulație fină fără prepararea bizoului marginal. Dinții au fost distribuiți aleatoriu în 8 grupe (n=10 probe/grup). Cavitățile standardizate au fost restaurate în straturi folosind RDC nanohibride (2mm/strat): Grup 1 – Premise (P); Grup 2 – Venus Pearl (VP), Grup 3 – Kalore (K) și Grup 4 – Beautifil II (BF) (Table XII). Fiecare material a fost aplicat în cavitatea dentară conform instrucțiunilor producătorilor. Pentru polimerizarea fiecărui strat de material compozit s-a folosit o lampă cu halogen (Optilux 501, Kerr Corp, USA). Restaurările directe au fost finisate (freze multilamelare din tungsten, freze diamantate pentru finisare) și lustruite (discuri și gume impregnate- Kerr Corp, USA) după cu protocol bine stabilit.

Pentru realizarea inlay-urilor din compozit s-a urmat același protocol utilizat în referința 155; materialele din rășini compozite indirecte folosite au fost: Grup 5 – Premise Indirect (PI), Grup 6 – Signum Ceramis (SC), Grup 7 – Gradia (G) și Grup 8 – Ceramage (C) (Table XII). Inlay-urile au fost cimentate cu ciment rășinic dual conform recomandărilor producătorilor. Excesul de ciment s-a îndepărtat după 5 sec de polimerizare. Adițional s-au utilizat 60 sec de polimerizare pentru fiecare suprafață a probei. La final marginea cervicală de ciment rășinic a fost finisată și lustruită cu discuri fine și polipanți împregnați cu oxizi de aluminiu.

Tabel . Lista materialelor dentare studiate, compoziția și tipul de particule anorganice.

Toate probele au fost menținute în apă distilată la 40C înainte de testare. Toate grupurile de dinți restaurați au fost supuși termociclării (TC) pentru 1000 cicli între 5-550C, cu o latență de 30 sec și o rată de transfer de 5 sec, ceea ce corespunde aproximativ 2 luni de serviciu clinic6767. După termociclare s-au luat amprente ale dinților restaurați cu un silicon de condensare (Zetaplus Putty and Oranwash Light/ Zhermack,Italy) și s-au turnat modele din rășină epoxi (Epo-Kwick, Buehler LTD, USA) pentru a obține primul set de replici ale restaurărilor pentru evaluarea SEM și a altor metode (Fig. 23a).

Pentru încărcarea mecanică (ML) s-a utilizat un simulator de masticație cu axe duale (Chewing simulator, CS-4.2, SD Mechatronik, Germany). Dinții au fost fixați în rășină acrilică autopolimerizabilă (Duracryl/SpofaDental, Kerr Company) până la 2mm de joncțiunea amelo-cementară și apoi montați în camerele de testare fără nicio înclinație (Fig.23b). În această configurarea de simulare, stilusul antagonist din steatită a avut o direcție axială către una din pantele cuspidiene ale restaurării dentare. S-a imaginat o simulare a uzurii dintre două corpuri („two-body wear”) utilizând apa distilată ca mediu de lubrifiere. Astfel cu ajutorul soft-ului încorporat s-au stabilit următorii parametri ai aparatului:100000 cicli la 5kgf(49N) pentru fiecare stilus antagonist, la o frecvență de 1.6Hz și o mișcare laterală de 0.7mm. În timpul mișcărilor mecanice camerele de testare au fost imersate apă distilată , astfel ca probele să stea imersate în întregime în apă. Numărul de cicluri mecanice încărcate au corespuns pentru 5 luni de serviciu clinic al restaurărilor dentare în cavitatea orală49,67,149,150. După încărcarea mecanică (ML) s-au luat din nou amprente dinților restaurați (cu același material de amprentă) pentru a obține al doilea set de replici realizate din rășină epoxi (Fig.23a).

Trebuie precizat faptul că în cadrul acestui studiu s-au evaluat calitativ suprafețele ocluzale a două seturi de modele din rășină epoxi corespunzătoare dinților restaurați cu rășinile compozite directe și indirecte. Dinții naturali folosiți pentru cele două testări indicate mai sus au fost pregătiți în continuare pentru un alt studiu.

Fig. .a) Amprenta dentară din elastomer și modelul din rășină epoxi a dintelui restaurat;b) Dintele restaurat montat în rășină acrilică pregătit pentru montarea în simulatorul de masticație.

Într-o primă fază a evaluării calitative toate modele din rășină epoxi au fost acoperite cu un strat foarte fin de aur.

Micro-analiza de suprafață pentru cele două metode de îmbătrânire in vitro (TC și ML) a fost realizată cu ajutorul microscopiei de baleiaj (SEM)( Jeol, JSM, 25S, Jeol Japan) la diferite magnificații (45x, 450x) și cu microscopia optică (OM) utilizând un stereomicroscop inversat (Olympus KC301, Olympus America Inc) la mărire de 4x și 10x. Detaliile de suprafață au fost analizate cu softul încorporat (QuickPhoto Micro 2.3, Olympus America Inc.).

Macro-caracteristicile de suprafață ale suprafețelor ocluzale și respectiv a pantei cuspidiene de la nivelul restaurărilor dentare au fost capturate cu o cameră foto digitală (DC)( Panasonic Lumix, DMC-TZ20, Japan) la mărire de 2.5x, și respectiv cu un scaner cu laser dentar 3D de laborator (D250 model by 3shape) în combinație cu softul CAD (Dental System™ 2014 by 3shape, version: 2.9.9.3, WIELAND, Germany).

7.2.4. Rezultate

Analiza calitativă a tuturor modelelor din rășină epoxi ale RDC directe și indirecte testate a fost realizată în funcție de trei criterii principale pentru evaluarea macro-morfologică (corespunzătoare detaliile de suprafață bazate pe elemente clinice) și două criterii principale pentru evaluarea micro-morfologică(corespunzătoare caracteristicilor de suprafață bazate pe structura materialelor testate), așa cum este descris în Tabelul XIII. Important de menționat că nici un dinte nu și-a pierdut restaurarea în timpul și după cele două metode de testare in vitro.

Tabel . Criteriile și caracteristicile analizei macro-/micro-morfologice utilizate pentru a evalua materialele dentare după metodele de testare in vitro.

Analiza CAD și DC, după testarea prin TC, a arătat pentru restaurările din materialul P (Grup 1) câteva neregularități ale suprafeței ocluzale rugoase și o șănțuire limitată la interfața dinte-restaurare (Fig. 24A1,B1). După testul mecanic ML s-a putut observa ca materialul P și-a menținut lustruirea și o formă similară a suprafeței ocluzale, dar mai puțin de-a lungul pantei cuspidiene, unde o urmă de uzură în formă de V se poate observa (Fig. 24E1,F1). Micro-analiza de suprafață(OM și SEM) a indicat mai multe detalii structurale: porozitate de suprafață cu aglomerări de formă rotunjită și expunerea particulelor de umplutură (Fig. 24C1,D1). Imaginile micro-morfologice ale materialelor testate după ML au prezentat o expunere mai mare a conglomerărilor rotunjite și o ruptură a matricii polimerice împreună cu particulele, față de imaginile observate după testarea prin TC (Fig. 24C1,D1,G1,H1).

Când evaluarea macro-morfologică după TC s-a realizat pentru probele de material VP (Grup 2), următoarele observații au fost furnizate: suprafață ocluzală ușor poroasă și percolare marginală similară cu restaurările din materialul P (Fig. 24A1,B1, Fig. 24A2,B2). Comparativ, imaginile CAD și DC au indicat aceleași neregularități de suprafață și o zonă de uzură mai lungă pe panta cuspidiană a restaurărilor cu materialul VP după testarea ML (Fig. 24E2,F2). Metoda OM nu a arătat nicio modificare de suprafață pentru același material, în timp ce imaginile SEM au arătat o suprafață poroasă și prezența unei micro-fisuri în jurul particulelor de umplutură (Fig. 24C2,D2). Observațiile prin metoda OM și SEM au putut să indice urme de micro-uzură, micro-fisuri în material, ruptura matricii rășinice și expunerea particulelor de umplutură(Fig. 24G2-H2).

Observațiile macro-morfologice pentru specimenele de material K (Grup 3) au indicat supraobturare marginală, mici defecte la nivel de interfață și un grad scăzut de lustruire (Fig. 24A3,B3). Mai mult, după încărcarea mecanică s-a observat o suprafață a urmei de uzură mai mare, prag format în jurul conturului restaurării și un grad scăzut de lustruire a suprafeței ocluzale (Fig. 24E3,F3). Imaginea de microscopie la mărire 4x (Fig. 24C3) prezintă o suprafață neregulată cu câteva defecte ocluzale, în timp ce analiza SEM aduce informații importante: suprafață rugoasă cu expunerea particulelor pre-polimerizate și câteva defecte în jurul acestora(Fig.24D3). În plus analiza imaginilor Fig. 5G3 și Fig. 5H3 a arătat o rugozitate a suprafeței cu micro-fisuri în material, expunerea particulelor și prezența unui tip de defecte menționate mai sus.

Din punct de vedere al macro-evaluării prin metodele CAD și DC pentru ambele teste in vitro (TC și ML) materialele BF(Grup 4) a prezentat caracteristici de suprafață similare cu cele ale materialului K (Fig. 24A3,B3,E3,F3, Fig. 24A4,B4,E4,F4). În plus, metodele de evaluare macroscopică a arătat o zonă de șănțuire mai mare și mai profundă la interfața rășină compozită-dinte și o suprafață ocluzală neregulată și defectuoasă a materialului BF comparativ cu restul materialelor evaluate în studiu (Fig. 24A4,B4,E4,F4). Imaginile de micrografie SEM și OM după testarea TC, ilustrează o suprafață rugoasă, particule expuse și micro-fisuri în material(Fig. 24C4,D4).În plus față de caracteristicile micro-morfologice menționate mai sus, au fost observate urme de uzură dată de oboseala ciclică cu particule și matrice rășinică dislocate după supunerea probelor la încărcare mecanică (ML)( Fig. 24E4,F4).

Fig. . Imagini de analiză macro-/micro-morfologică pentru materialele P,VP,K și BF (de la stânga la dreapta:CAD, DC, OM, SEM) după TC(A1-D4) și după ML(E1-H4). DC-mărire 2,5x;OM-mărire 4x și 10x; SEM mărire 45x și 450x.

Supuse termo-ciclării, grupul de inlay-uri din PI (Grup 5) nu au prezentat la nivel macroscopic (CAD, DC) nici un defect interfacial între inlay și structura dentară și de asemenea s-au observat puține neregularități de suprafață (Fig. 25A5,B5). După testarea mecanică (ML) s-au observat o urmă scurtă în formă de V și o ușoară creștere a rugozității de suprafață(Fig. 25E5,F5). Imaginile de la OM și SEM au prezentat o suprafață netedă și o distribuție omogenă a particulelor pentru inlay-urile din PI(Fig. 25C5,D5). Expunerea de particule de umplutură a putut fi observată la mărire de 4x cu microscopul optic(Fig. 25G5), iar bordurile de fractură compactă cu matrice rășinică și particule încorporate a fost observată în imaginile SEM la mărire de 450x(Fig.25H5).

Rezultatele pentru grupul SC la evaluarea CAD și DC după TC, au arătat o deschidere la interfacța dinte-inlay, dar cu menținerea formei anatomice ocluzale(Fig. 25A6,B6). Metoda ML a indicat o schimbare a morfologiei ocluzale a pantelor cuspidiene și urme de macro-uzură comparativ cu celelalte RDC directe și materialul PI(Fig. 8E6,F6). Evaluarea OM a indicat o suprafață poroasă a inlay-ului de compozit, în timp ce imaginile de micrografie SEM au arătat o expunere mai mare de două treimi a suprafeței particulelor(Fig. 25C6,D6). Rezultatele pentru testul ML evaluate prin analiză SEM la 45x și 450x au arătat multiple micro-fisuri și scizuri în material de-a lungul și perpendicular cu direcția de uzură, pierderea de matrice polimerică a zonei supusă la încărcare mecanică și expunerea și dislocarea particulelor(Fig. 25H6).

Pentru specimenele din material G (Grup 7), termociclarea a dus la un grad scăzut de lustruire, dar fără schimbări majore ale conturului de suprafață(Fig. 25A7,B7). Când inlay-urile au fost supuse la abrazie-simulată(ML), materialul și-a menținut conturul ocluzal și integritatea marginală(Fig.25E7,F7). Observațiile microscopice(OM și SEM) au indicat după testul TC prezența unei suprafețe rugoase cu expunerea și dislocarea câtorva dintre particulele iregulare(Fig. 25C7,D7). După metoda ML, în imaginile de micrografie OM și SEM se poate observa o suprafață rugoasă cu morfologia ocluzală alterată, urme de uzură paralele, micro-fisuri și situsul particulelor de umplutură dislocate(Fig. 25G7,H7).

Evaluarea calitativă a inlay-urilor din compozit C(Grup 8) nu a arătat modificări macro-structurale după testarea TC(Fig. 25A8,B8). După încărcarea mecanică, se poate observa o suprafață cuspidiană uzată direct pe zona ocluzală(Fig. 250E8,F8). Micro-analiza de suprafață a indicat expunerea particulelor de formă rotundă, urme de uzură severe, micro-fisuri în material și zone de dezlipire dintre particulele de umplutură și și matricea rășinică, observate de la mărirea de 4x(OM) până la 450x(SEM)(Fig. 25C8,D8,G8,H8).

Fig. . Imagini de analiză macro-/micro-morfologică pentru materialele PI,SC,G și C(de la stânga la dreapta:CAD, DC, OM, SEM) după TC(A5-D8) și după ML(E5-H8). DC-mărire 2.5x;OM-mărire 4x și 10x; SEM mărire 45x și 450x.

7.2.5. Discuții

Uzura tribologică a materialelor dentare este rezultatul diferiților factori, precum abrazia, eroziune, oboseala sau factori ce țin de pacient45,148,153. Pentru medicul dentist, evaluarea rapidă a statusului restaurării uzate prin oboseală ciclică și decizia de a o repara sau înlocui este în principal bazată pe aparate ce utilizează macro-evaluarea de suprafață, prezente în cabinetul dentar (camera foto digitală, camera intra-orală, etc) și mai puțin pe detaliile micro-morfologice. Totuși este mult mai recomandat să se ia în considerare rezultatele ambelor analize morfologice45,147.

Unul din factorii care va indica din punct de vedere clinic dacă o restaurare dentară să fie înlocuită sau reparată, este fenomenul de uzură ciclică. Mecanismele de producere a uzurii structurilor dentare și a materialelor restaurative poate să difere unul de celălalt sau se pot combina43,45,151,153. În acest sens, investigația calitativă de față, a fost în primul rând bazată pe analiza detaliilor de suprafață pentru ambele tipuri de restaurări MOD(directe și inlay)(Tabel XIII), pentru a înțelege mai bine care dintre elementele morfologice extrinseci poate să interfereze și să interacționeze cu fenomenul de abrazie.În al doilea rând, elementele intrinseci ale materialelor restaurative, precum tipul, forma și distribuția particulelor anorganice, compoziția matricii polimerice și comportamentul lor intricat în timpul acțiunii diferiților agenți orali(forțe masticatorii, mediu umed, schimbări de temperatură, etc), au avut, de asemenea, un rol important în evaluarea de față, pentru rezultatul general al performanței rășinilor diacrilice compozite. În acest studiu in vitro, comportamentul la uzură de tip „two-body”(abrazie) a 8 rășini diacrilice compozite (patru compozite nanohibride directe și patru inlay-uri compozite-două nanohibride și două microhibride) a fost testat cu ajutorul unui simulator de masticație cu axe duale și cu un termociclator. Suprafețele ocluzale ale modelelor din rășină epoxi ale restaurărilor directe și indirecte au fost evaluate micro- și macro-morfologic, după testarea TC și ML, utilizând metode calitative: analiză cu scanner 3D cu laser (sistem CAD), DC, SEM și OM.

Analiza macro-morfologică a arătat că toate compozitele directe sunt mult mai predispuse să nu respecte criteriile de formă anatomică ocluzală, adaptare marginală și lustruire de suprafață(Tabel XIII) comparativ cu inlay-urile compozite fabricate în laborator. Acest lucru poate fi explicat de diferențele între metodele de restaurare(rășinile compozite din Grupurile 1-4 au fost aplicate strat cu strat direct în cavitatea MOD; pentru inlay-urile compozite(Grupurile 5-8), cavitățile s-au amprentat, iar materialele compozite au fost aplicate strat cu strat în cavitatea MOD de pe modelul obținut, polimerizate în laborator și apoi cimentate în cavitățile dinților preparați), abilitățile operatorului în timpul procedurilor de reestaurare directă pentru a reda forma anatomică morfologică a dintelui, utilizarea unor proceduri adezive diferite pentru ambele tipuri de restaurări și sistemele de finisare și lustruire diferite folosite pentru restaurările directe MOD și respectiv pentru inlay-urile compozite MOD147,151,152.

În ce privește criteriul micro-morfologic, rezultatele studiului au arătat un comportament la atriție similar între materialele P și VP, pe baza prezenței particulelor pre-polimerizate din compoziția acestora, care pot fi capabile să protejeze suprafața de uzura excesivă151. Aceste rezultate pot fi explicate de procentul mare, tipul și forma particulelor anorganice154 și de comportamentul particulelor sferice și nano-conglomeratelor din faza anorganică, capabile să asigure o suprafață netedă în timpul abraziei32,147,153. Mai mult, în condițiile unei uzuri între două corpuri, rezultatele de micrografie ale restaurărilor din VP au dus la urme de zgârieturi similare de-a lungul direcției de uzură așa cum este prezentată și în referința151.

O rășină diacrilică compozită reprezintă un sistem trifazic, în principal compus de particule anorganice, matrice organică și agent de cuplare14. Fiecare din aceste componente este capabil să asigure anumite proprietăți rășinii compozite. Fenomenul de atriție între un dinte natural și materialul de restaurare în combinație cu schimbările de temperatură, poate să altereze aceste abilități intrinseci, astfel ducând la schimbarea proprietăților întregii structuri.

În timpul evaluării macro- și micro-morfologice am observat un grad scăzut de lustruire și multiple defecte structurale de suprafață pentru ambele materiale, K și BF după ce au fost supuse metodelor de îmbătrânire in vitro. Unul din principalele motive pentru proprietățile de suprafață scăzute, găsite la probele din compozit K, poate fi explicat de conținutul mare de absorbție de apă a monomerului rășinic (monomeri combinați ai UDMA-DX-511) în testelor de laborator. Rezultatele studiului(Fig.24) sunt în concordanță cu referința14. Când un material care „eliberează fluor”45 este utilizat pentru a restaura o cavitate aflată în zonă cu stres ocluzal, se ridică două semne de întrebare:pe de o parte, capacitatea de a elibera fluor bazată pe absorbția de apă și reîncărcare, și pe de altă parte capacitatea de a asigura proprietățile de suprafață și mecanice intrinseci ale materialului în situația dată. Conform producătorului materialul BF este considerat un Giomer, deoarece are o cantitate crescută de particule de glasionomer cu suprafață pre-reacționată (S-PRG)(0.01-4µm) (capabile să eliberare și încărcare cu fluor). Este cunoscut faptul că mecanismul de eliberare a ionilor de fluor este un element foarte important pentru restaurările din zona laterală45, deși s-a demonstrat de-a lungul timpului, că oferă ionomerilor hibrizi o rezistență mai scăzută la abrazie și uzură45,122. Mai mult, faza organică a acestui material (BF) este compusă în principal din monomeri Bis-GMA și TEGDMA(Tabel XII), care fac această combinație să fie predispusă la o cantitate mai mare de apă14,122. Astfel, adunând toate aceste informații laolaltă, și pe baza rezultatelor studiului de față, s-a format idea că pentru acest tip de material (BF) s-a produs o absorbție de apă similară celei de la referința 122.

Gradul de conversie este puternic influențat de procentul mare de particule, tipul de matrice rășinică și de asemenea de tipul sursei de polimerizare45. Astfel, utilizând o sursă de polimerizare externă prin căldură suplimentară celei de fotopolimerizare, combinată cu o perioadă mai mare de timp pentru foto-polimerizare, oferă restaurărilor compozite de laborator oportunitatea de a oferi viitoarei restaurări protetice capacitatea de a suporta forțe de atriție ocluzală mai mari, schimbărilor de temperatură și să ofere detalii de suprafață mai bune în ce privește forma anatomică, adaptare marginală și lustruire comparativ cu rășinile compozite directe.

În ce privește inlay-urile, materialul PI, a arătat un comportament la uzură mai bun comparativ rășinile compozite directe și cu restul materialelor folosite pentru fabricarea inlay-urilor. Acest tip de comportament de suprafață poate fi explicat, de prezența în compoziția materialului, PI, a morfologiei umpluturii anorganice (particule sferice și neregulate) și a distribuției particulelor într-un interval de 0.5-4µm154. Mai mult, este important de menționat prezența nano-particulelor aranjate în nano-conglomerate (20-40nm)154 care pot să ofere o șarjare mai bună, și astfel un comportament la uzură mai bun14,147.

Un grad mare de defecte de suprafață a putut fi observat la macro- și micro-analiza de suprafață a materialului SC(Fig.25). S-a crezut că prezența unei matrici organice pe bază de monomeri metacrilici multifuncționali pe bază de esteri acizi a absorbit o cantitate mare de apă în timpul testelor in vitro fără protecția mecanică oferită de particulele anorganice. Procentul de umplutură anorganică raportat (73%wt) pentru această rășină compozită nanohibridă indirectă(SC), și tipul de morfologic de particule găsite în compoziția sa (combinație de particule sferice și neregulate distribuite uniform)154, indică un comportament la uzură similar cu cel al unui compozit cu umplutură microhibridă.

Termociclarea, și în special, atriția au arătat un comportament la uzura prin oboseală ciclică similară pentru inlay-urile G și PI(Fig. 25) și detalii de suprafață mai bune pentru materialul G comparativ cu rășinile compozite indirecte, SC și respectiv, C. Conform producătorului (Tabel XII), materialul C este o rășină compozită cu 75%wt umplutură microhibridă, pe bază de particule anorganice neregulate (mărime medie< 2µm)154. Acest tip de comportament la uzură este caracteristic compozitelor microhibride, din cauza unei distribuții scăzute a particulelor cu o zonă mai mare între ele, asigurând în acest fel o suprafață mai mare a matricii rășinice de a fi expusă la mecanismele de abrazie și oboseală14,147,151,154.

Într-un studiu de tip trial clinic randomizat desfășurat pe o perioadă de 3 ani, evaluarea calitativă SEM a arătat că, comportamentul micro-fisurii la oboseală și capacitatea de formare a fosetelor în timpul serviciului clinic a rășinilor compozite cu microumplutură, micro- și nano-hibride, este mai mare la cele microhibride comparativ cu cele nanohibride. Mai mult, aceeași autori au concluzionat că toate materialele studiate au dezvoltat un comportament similar în ce privește modelul de oboseală ciclică și fisuri la nivelul OCA147. În studiul de față, s-au observat rezultate similare ale modelelor de uzură prin oboseală ciclică între compozitul nanohibrid SC și cel microhibrid C(Fig. 25). Comportamentul observat la compozitul C, poate fi de asemenea explicat de prezența în umplutura anorganică a particulelor rotunde154. Este cunoscut faptul că, acest tip de particule sferice asigură o rată scăzută de uzură a dintelui natural antagonist, dar nu sunt capabile să ofere o rezistență mecanică crescută și în special rezistență la uzură și oboseală ciclică comparativ particulele nanohibride înalt compactate14,45,153.

7.2.6. Concluzii

Utilizare metodei in vitro de simulare a uzurii dintre două corpuri („two-body wear”) a adus informații despre comportamentul rășinilor compozite când mai mulți factori orali sunt implicați într-o simulare în laborator.

Având în vedere limitările din acest studiu, următoarele concluzii pot fi enunțate:

– analiza macro- și micro-morfologică a indicat modele diferite ale abraziei ciclice pentru materialele compozite testate în funcție de procentul de umplutură anorganică și distribuția particulelor în matricea organică. Mai mult, scanerul cu laser 3D al sistemului CAD împreună cu camera foto digitală au ilustrat caracteristici macro-morfologice care au oferit informații utile pentru evaluarea clinică.

– rășinile compozite directe, P și VP au avut un comportament mai bun la mecanismele de uzură și oboseală ciclică față de restul compozitelor directe (K și BF).

– în general, după cele două metode de îmbătrânire in vitro, inlay-urile compozite au avut o adaptare mai bună și suprafețe ocluzale mai bine finisate și mai lustruite decât rășinile compozite directe. Totuși, inlay-urile din materialul compozit nanohibrid, SC, nu s-au comportat conform așteptărilor, față de restul rășinilor compozite testate, dar la simularea abraziei, a avut un comportament similar de suprafață cu rășinile compozite microhibride indirecte (G și C).

Capitolul 8. Studiul 4. Evaluarea in vitro a influenței unui model tridimensional de simulare a masticației asupra capacității de sigilare marginală a unor agenți adezivi dentinari

8.1. Introducere

Mișcările realizate în timpul ciclului masticator fiziologic constau în încărcări de intensitate mică asupra restaurărilor compozite, care, acționând pe o perioadă mai mare de timp, pot să producă la nivel micro- și macroscopic degradări ale acestor restaurări dentare52,149,. Având la bază diferiți factori de evaluare, studiile în domeniu au arătat că forțele ocluzale nu au aceleași valori la nivelul cavității orale (de ex. forțe ocluzale mai mari la bărbați decât la femei; forțe de ocluzie mai mari în zona molară față de zona dinților anteriori, etc). La testarea diferitelor tipuri de alimente pe subiecți umani s-a detectat o forță în zona molară cuprinsă între 20-120N52.

Pentru un succes de lungă durată, restaurările din rășini diacrilice compozite ar trebui să asigure o rezistență crescută la diferiți factori, incluzând și rezistența țesuturilor restante după îndepărtarea unei leziuni carioase156, schița cavității, stresul chimic și mecanic dezvoltat în zonele laterale ale cavității orale156 și distribuția forțelor masticatorii la nivelul complexului ligament periodontal (PDL)-structură osoasă158. În acest sens, clinicianul are o varietate de posibilități de a restaura un dinte utilizând diferite tehnici adezive, noul scop al stomatologiei adezive moderne este de a reduce cât mai mult posibil etapele de aplicare. Pentru acest scop, metodele adezive într-un singur timp au fost aduse pe piață, ca tehnică într-o singură procedură, reducând astfel numărul de etape de aplicare la nivelul țesuturilor dure dentare și oferind clinicienilor un agent adeziv considerat mai puțin sensibil la tehnicile de aplicare159.

Noile îmbunătățiri aduse stomatologiei adezive au introdus în acest domeniu o nouă generație de materiale hibride, rășinile compozite fluide auto-gravante auto-adezive, care combină proprietățile unui ciment rășină de cimentare și se comportă ca un material de tip „liner” și ca un agent adeziv autogravant într-un timp159,. Totuși puține informații există în legătură cu comportamentul acestei rășini compozite fluide fără etape suplimentare de aplicare în timpul diferitelor modele in vitro de simulare clinică.

Posibilitatea de a evalua și analiza toate aceste schimbări ce au loc în cavitatea orală la nivelul restaurării compozite și de asemenea la interfața structură dentară-adeziv, este de cele mai multe ori greu de obținut, implicând costuri ridicate, perioade lungi de timp și capacitatea cercetătorilor de a conduce un trial clinic bine controlat161. Având la bază această preocupare, s-a încercat combinarea diferitelor metode de laborator și aparate de simulare, creându-se astfel model in vitro care să ne ajute să înțelegem mai bine comportamentul materialelor de restaurare dentară față de anumite condiții și factori orali67,149,,. Totuși, majoritatea cercetărilor în domeniu s-au concentrat numai pe testarea probelor dentare în condiții statice sau dinamice utilizând diferite aparate de simulare și nu au încorporat simularea ligamentului periodontal în studiile lor sau în proiectarea modelului dentar. Prin urmare, pentru o acuratețe mai mare a realității clinice, un complex dinte-PDL-structură osoasă combinată cu forțe de masticație funcționale ar trebui luate în considerare atunci când se realizează diferite teste de laborator.

Luând în considerare aceste informații, scopul studiul de față a fost de a evalua comparativ efectul unui model in vitro (simulare simultană a încărcării mecanice ciclice și a ligamentului periodontal) cu metodele de îmbătrânire in vitro, termociclare și stocare în apă, asupra integrității de sigilare marginală a două tehnici adezive (o rășină compozită fluidă auto-adezivă și un sistem adeziv autogravant într-un singur timp) utilizate pentru a restaura cavități proximale extinse.

8.2. Ipoteza de lucru

1) Modelul in vitro de simulare mecanică afectează performanța de sigilare adeziv-dinte.

2) Există diferențe semnificative între tehnicile adezive în ce privește integritatea marginală.

8.3. Material și metodă

Pregătirea și restaurarea cavităților dentare. Un număr de patruzeci și cinci de molari de minte umani, fără carii, fisuri sau alte defecte, extrași cu scop ortodontic, au fost ținuți în soluție 1% de Cloramină T la 40C, și apoi o lună în apă distilată până la utilizarea lor. Utilizând o turbină cu răcire s-au preparat cavități proximale extinse standardizate, câte două pe fiecare dinte (MO/DO) după cum urmează:5mm în sens vestibulo-lingual, 2mm lățime cervical; toate cavitățile proximale au avut marginea cervicală plasată la 1mm sub joncțiune amelo-cementară (JAC). Materialele utilizate în acest studiu și compoziția lor chimică este descrisă în Tabelul XIV.

Dinții au fost împărțiți aleatoriu în 3 grupuri. Astfel fiecare grup a fost supus separat la una din metodele in vitro: Grup 1-simulare încărcare mecanică ciclică și PDL (ML+PDL), Grup 2- termociclare (TC) și Grup 3-stocare în apă distilată (WS). Pentru fiecare din metode, cavitățile MO (n=15cavități/material) au fost condiționate cu rășina auto-adezivă, Vertise Flow (VF), iar cavitățile DO (n=15cavități/material) cu sistemul adeziv autogravant într-un timp, Optibond All-In-One (OBA). Toate cavitățile au fost apoi restaurate cu o rășină compozită nanohibridă (Herculite XRV Ultra, 2mm/strat, nuanța A3, Kerr Corp, USA). Pentru polimerizarea fiecărui strat (40sec/strat) s-a utilizat o lampă cu halogen(Optilux 501, Kerr Corp, USA). Restaurările au fost finisate și lustruite cu freze diamantate, polipanți și discuri impregnate.

Tabel . Materialele de restaurare dentară utilizate în studiu.

Testarea probelor și evaluarea microinfiltrației. Pentru a forma complexul 3D de simulare a masticației, a fost luată în considerarea mișcarea ligamentului periodontal (PDL) utilizând următorul protocol164: rădăcinile dentare acoperite cu ceară au fost încorporate în rășină acrilică autopolimerizabilă(Duracryl Plus, Spofa Dental) în timpul fazei de pastă până la 2 mm de JAC, pentru a simula nivelul osului crestal;după priza rășinii acrilice, dinții au fost îndepărtați, iar ceara curățată. S-a utilizat un elastomer, polivinil siloxan(PVS) tip 3(Prestige Light, Vanini Dental Industry, Italy) pentru a umple cavitățile formate în rășina acrilică, și apoi s-au introdus și dinții în pozițiile inițial prestabilite. Întregul complex dinte-rășină acrilică a fost montat în camele de testare ale simulatorului de masticație(CS-4.2, SD Mechatronik, Germany)(Fig. 26). Astfel stilusul antagonist a avut o direcție axială a mișcărilor sale pe suprafața ocluzală52,149. Pentru încărcarea mecanică, s-au folosit următorii parametri: 120000 cicli la 5kgf(49N) pentru fiecare stilus la o frecvență de 1.6Hz și o mișcare laterală de 0.7mm. Restaurările au fost supuse unei perioade echivalente cu 6 luni in situ52,149,162.

Al doilea grup de probe au fost supuse separat la 1000 cicli de termociclare (TC) între 5-550C, cu un timp de staționare de 30 sec și o rată de transfer de 5 sec (echivalent cu 2 luni de funcționare clinică în cavitatea orală67). Grupul al treilea (WS) a fost imersat în apă distilată la 40C pentru toată perioada de testare. Pentru a preveni creșterea bacteriană, apa a fost schimbată de două ori pe săptămână.

După ce fiecare din metodele de testare in vitro s-au terminat, dinții au fost uscați și apoi acoperiți cu două straturi de lac colorat pe toată suprafața coronară, mai puțin 1mm de jur împrejurul marginilor restaurărilor dentare. După această procedură, dinții au fost imersați în soluție apoasă de azotat de argint 50%wt, pentru 24 ore în mediu întunecat la temperatura camerei. Apoi specimenele au fost spălate din abundență cu apă distilată și apoi imersate în soluție de developare pentru 8h(Dental X-Ray Developer, Kodak Co, USA) și apoi spălate din nou din abundență cu apă. Secțiunile de 1mm în sens mezio-distal(Isomet Low Speed Saw, Buehler Ltd) au fost examinate la nivelul interfeței dinte restaurare cu ajutorul unui stereo-microscop (Olympus KC301, Olympus America Inc.) la mărirea de 4x și 40x. Înfiltrarea colorantului de-a lungul interfeței dinte-restaurare a fost evaluată cu softul QuickPhoto Micro 2.3(Olympus America Inc.). Pentru fiecare specimen din cele trei grupuri examinate s-a calculat separat raportul dintre lungimea microinfiltrației și lungimea totală a interfeței.

Datele obținute pentru infiltrarea colorantului au fost analizate cu testul ANOVA, urmat de testul post-hoc Tukey HSD pentru comparațiile între grupuri la un nivel de semnificație statistică de 95%. Evaluarea raportului microinfiltrației în cadrul aceluiași subgrup s-a realizat cu ajutorul testul t Student Independent împreună cu corecția Bonferroni. Coeficientul de corelație Pearson a fost utilizat pentru a determina dacă există corelații posibile între măsurătorile metodelor de îmbătrânire in vitro. Toate datele au fost supuse analizei statistice analizate cu ajutorul programului SPSS 17.0(SPSS Inc, USA).

Fig. . Simulatorul de masticație(CS-4.2) împreună cu camerele de testare(stânga) și schema mișcărilor dinamice ale simulării masticației funcționale(dreapta).

8.4. Rezultate

Pentru studiul de față s-u examinat un total de 90 de cavități standardizate proximale (MO/DO) extinse. În timpul simulării masticației funcționale și a termociclării nici un dinte nu și-a pierdut adeziv restaurarea coronară.

Valorile medii și ale deviațiilor standard pentru toate metodele testate sunt descrise în Tabelul XV. În ce privește infiltrarea colorantului de-a lungul interfeței specimenelor tratate cu VF, testul ANOVA a arătat diferențe statistic semnificative mai mari între grupul MC+PDL comparativ cu grupul TC și respectiv grupul WS (p<0.0001), în timp ce metodele TC și WS au avut performanțe similare(p=0.33). Diferențele valorilor medii ale raportului pentru infiltrarea trasorului la nivelul cavităților restaurate cu OBA între cele trei grupuri, a fost semnificativ mai mare pentru ambele metode MC+PDL și TC față de metoda WS (p<0.0001) (Table XV, Fig. 27). Procesul de infiltrare a colorantului de-a lungul interfeței dinte-restaurare pentru probele restaurate cu VF și OBA sunt prezentate în Fig. 29.

Când valorile microinfiltrației de-a lungul interfețelor specimenelor restaurate cu VF și OBA în cadrul aceluiași grup de metode (MC+PDL și respectiv TC), nu s-a observat diferențe statistic semnificative (p>0.05). Metoda WS a avut, însă, valori ale microinfiltrației semnificativ mai mari pentru probele restaurate cu VF față de cele restaurate cu OBA (p<0.0001)(Tabel XV). Nu s-au observat corelații statistic semnificative între grupul MC+PDL, TC și WS(p>0.05) corespunzătoare celor două tehnici adezive (Tabel XV,Fig.28).

Tabel . Valorile medii (±SD) ale raportului microinfiltrației marginale la interfața dinte-adeziv pentru metodele de testare in vitro corespunzătoare celor două tehnici adezive.

Fig. . Diagramă cu bare de eroare reprezentând raportul microinfiltrației pentru cele trei metode in vitro corespunzătoare tehnicilor adezive aplicate.

Fig. . Corelații între valorile metodelor de îmbătrânire in vitro.

8.5. Discuții

Oportunitatea de a observa toate interacțiunile unui biomaterial dentar în contact cu mediul oral nu este întotdeauna posibilă. Astfel, metodele in vitro de încărcarea mecanică și termociclare sunt adesea utilizate (separat sau combinat) în studiile de laborator pentru a mima cât mai bine condițiile din cavitatea orală. În acest sens, studiul de față a utilizat separat metodele de termociclare, stocare în apă și încărcarea mecanică ciclică ca metode de îmbătrânire in vitro. Pentru ultima dintre metode, s-a utilizat un simulator de masticație cu axe duale în combinație un material de simulare a ligamentului periodontal și imersia în apă a probelor testate, care în acest fel, a reușit să formeze un model de uzură între două corpuri pentru testarea in vitro la fenomenul de îmbătrânire a materialelor dentare. Acest tip de simulator are un sistem de ajustare foarte ușor (utilizează greutăți pentru încărcarea stilușilor și un software cu ajutorul căruia se pot seta ușor parametrii doriți), și de asemenea este considerat un aparat care oferă rezultate de încredere la testele de uzură și oboseală52,67,149,162-164.

Valoare forței selectată pentru încărcarea mecanică, 50N, este în concordanță cu studiile în domeniu și poate fi considerată ca o valoare medie a forțelor masticatorii fiziologice corespunzătoare unui subiect uman non-bruxoman52,149,157. În situația de față, ligamentul periodontal acționează ca o „membrană” foarte subțire capabilă să absoarbă toate forțele masticatorii158,164,iar când acestea ating pragul maxim, ligamentul este capabil să le transmită către osul alveolar și astfel, să prevină o distrugere a structurii dentare164. Conform rezultatelor oferite de studiile în domeniu158,164,165, în acest studiu s-a folosit un polivinil siloxan fluid ca material de simulare al PDL în combinație cu oboseala mecanică ciclică.

Pe baza datelor rezultate din studiul de față, simulare combinată dintre MC și PDL a dus la o sigilare marginală semnificativ mai redusă pentru probele restaurate cu VF și respectiv OBA, față de metodele de termociclare și stocare în apă. Rezultate asemănătoare au fost indicate la testarea rezistenței legăturii adezive la micro-tracțiune a probelor supuse metodelor TC și MC, sugerându-se că metoda MC poate duce la apariția defectelor de la nivelul interfeței dinte adeziv162.

Fig. . Imagini de stereo-microscopie a microinfiltrației măsurate la nivelul smalțului și/sau dentinei(linia verde) de-a lungul interfeței dinte-restaurare(linia roșie):a) mărire 4x și b) mărire 40x (de la stânga la dreapta: probă din Grupul MC+PDL restaurată cu VF, probă din Grupul TC restaurată cu VF, probă din Grupul WS restaurată cu OBA)(E=smalț,D=dentină,R=rășină compozită).

Chiar dacă proprietățile reologice ale rășinii compozite fluide autoadezive, diferă de cele ale sistemului adeziv autogravant într-un timp, ultimul demonstrând o capacitate mai bună de umectare a țesuturilor dentare159,161, în studiul de față cele două au avut performanțe similare la testele MC+PDL și respectiv TC, în timp ce rășina fluidă VF a oferit o protecție la microinfiltrație semnificativ mai mică la stocarea în apă. În condițiile date, în studiile realizate de Vichi și colab și Czasch și colab, autorii și-au exprimat îndoiala dacă acest compozit fluid autoadeziv este capabil să ofere o sigilare marginală corespunzătoare atunci când este aplicat în cavități dentare extinse cu margini expuse mediului umed din cavitatea orală159,161.

Într-o configurare de simulare clinică, rășina fluidă fără aplicare de adeziv a avut cea mai mare expansiune higroscopică după 90 zile la testele de absorbție și solubilitate în apă comparativ cu restul compozitelor fluide evaluate. Mai mult, pe baza rezultatelor și a protocolului utilizat în acest studiu, s-a evidențiat idea că absorbția de apă a materialelor testate în timpul simulării mecanice combinate cu simularea ligamentului periodontal a avut de asemenea un rol important în apariția percolării marginale a dinților restaurați.

8.6. Concluzii

În condițiile de simulare în laborator, tehnicile de îmbătrânire în laborator a materialelor dentare utilizate în acest studiu pot să ofere informații utile despre comportamentul acestora indus de factori din mediul oral. În limitele acestui studiu se pot concluziona următoarele:

– metoda de simulare combinată între oboseala mecanică și ligamentul periodontal (MC+PDL) a furnizat mai multe informații pentru o diferențiere mai bună a protecției de sigilare marginală la nivelul interfeței dinte-adeziv în cazul cavităților proximale extinse, față de cele deja cunoscute și de situațiile în care s-au utilizat doar metodele de termociclare sau stocare în apă.

-tehnicile adezive au avut un comportament de sigilare asemănător când au fost supuse separat simulării mecanice cu ligament periodontal și respectiv metodei de termociclare.

Capitolul 9. Studiul 5. Evaluarea in vitro a rezistenței la oboseală ciclică a unor rășini diacrilice compozite de restaurare directă în cazul simulării unor forțe ocluzale parafuncționale

9.1. Introducere

Deși piața stomatologică prezintă o gamă variată de materiale de restaurare dentară, utilizarea materialelor din rășini compozite cu aplicare direct în cavitatea orală reprezintă procentul cel mai mare din această categorie de biomateriale. Dezvoltarea de noi tehnologii, precum nanotehnologia, face ca aceste materiale să fie mai indicate în tot mai multe cazuri clinice, uneori în detrimentul celor cu utilizare protetică de întindere mică (inlay, onlay, etc.). Totuși, mecanismele tribologice de la nivelul cavității orale prezintă un grad înalt de complexitate, astfel că, nu oferă întotdeauna mediul propice în care aceste restaurări dentare realizate mai ales din rășini compozite directe, să reziste și chiar să supraviețuiască agenților orali.

Stresul cotidian a acaparat omul modern din ce în ce mai mult, astfel că, fenomene dentare precum bruxismul, scrâșnirea dinților, frecarea suprafețelor ocluzale sau alte procese de acest gen, au devenit o imagine comună pentru medicul dentist practician. Mai mult, recent s-a demonstrat că aceste fenomene se pot asocia și cu un consum ridicat de băuturi cu un pH foarte scăzut (gama Coca-Cola, băuturi energizante, băuturi pentru sportivi, etc),, cu factori psiho-sociali (depresie, anxietate, etc), factori genetici, iar mai nou s-au detectat și factori patopsihologici, precum fumatul și consumul de alcool în exces, sau chiar administrarea de diverse substanțe medicamentoase. Având în vedere noile informații apărute în legătură cu cu fenomenul de bruxism, în urma unei întâlniri internaționale între specialiști s-a atribuit o nouă definiție și respectiv ierarhizare bruxismului; astfel acesta este definit prin „mișcări repetive ale musculaturii maxilarelor, caracterizate prin frecarea sau scrâșnirea dinților și/sau prin mișcări de rigidizare sau de împingere a mandibulei, conform ritmului cicardian (bruxismul din timpul somnului sau din perioada de veghe)”. Din punct de vedere epidemiologic, legat de prevalența bruxismului la pacienții cu somn nornaml, literatura,, raportează o incidență de 6% pentru fenomenul de frecare a dinților, și respectiv de 20% pentru cel de încleștare ocluzală. În articolul său de analiză sistematică din 2014, Schimitter și colab173 au observat pe de o parte, excluderea pacienților cu bruxism sau alte activități musculare parafuncționale din majoritatea articolelor evaluate, și pe de altă parte au observat printr-un studiu clinic de evaluare a activității mușchiului maseter (realizat tot în aceeași analiză sistematică, în care au introdus doar pacienți fără semne clinice de bruxism, încleștare sau frecare ocluzală, sau cu alte tulburări mentale, medicale sau din perioada somnului) că un număr important de pacienți dintre cei evaluați au prezentat semne de bruxism în timpul somnului, deși clinic nu au prezentat nici un simptom. Mai mult, aceleași observații au fost raportate în 2012 și de Demarco și colab95 care au subliniat de asemenea faptul că fenomenul de oboseală ciclică în cazul bruxismului sau altor activități musculare atipice pot duce la scăderea longevității unei restaurări dentare prin apariția fisurilor atât la nivel dentar, cât și la nivelul restaurării.

Căutările în bazele de date internaționale au oferit puține sau deloc informații legate de efectele unor forțe parafuncționale, precum bruxismul, care prin inducerea oboselii ciclice pot afecta longevitatea unei restaurări dentare. Astfel, scopul studiului de față este de continua cercetările în domeniu57,90 și de a testa cu ajutorul unui model tridimensional in vitro de simulare90 a forțelor parafuncționale(bruxism) efectele acestora asupra a două rășini compozite nanohibride (una contemporană și una pe bază de giomer) în timpul imersării lor în băutură energizantă pentru sportivi pe o perioadă echivalentă cu 24 luni in situ.

9.2. Ipoteza de lucru

Pentru acest studiu s-au emis următoarele ipoteze de lucru:

1) Cele două rășini compozite se vor comporta similar la fenomenul de oboseală ciclică și uzură în suprafață induse de simularea bruxismului.

2) Numărul de fisuri interne apărute în materialul de restaurare și procentul de material uzat sunt direct proporționale cu perioada de timp în care acționează forțele parafuncționale.

9.3. Material și metodă

Pregătirea și preparea dinților. Pentru acest studiu s-au utilizat un număr de o sută de molari de minte fără fisuri, leziuni carioase sau alte tipuri de defecte evidente clinic la o mărire 3.5x, extrași în scop ortodontic sau chirurgical având la bază acordul în scris al pacienților. Dinții au fost menținuți în soluție 1% Cloramină T pentru 24ore. Țesuturile moi și eventualele depozite tartrice au fost îndepărtate cu ajutorul instrumentelor de detartraj manual. Până la prepararea cavităților, dinții au fost menținuți aproximativ 2 luni în apă distilată la 40C, apa fiind schimbată săptămânal. Cuspizii dinților au fost secționați cu ajutorul unor microtomului (IsoMet® Low Speed Saw,BUEHLER®)) pentru a simula uzura dentară la nivel ocluzal. Apoi, s-au preparat cavități ocluzale standardizate tip Clasa I, având următoarele dimensiuni:5mm în sens mezio-distal, 4mm în profunzime și 1/3 din lungime în sens vestibulo-oral. Materialele folosite și respectiv compoziția și caracteristicile structurale sunt prezentate în Tabelul XVI.

Tabel . Materialele folosite în studiu și compoziția și caracteristicile lor structurale.

Cavitățile preparate au fost împărțite aleatoriu în două grupuri(N=50cavități/material) pentru restaurarea cu două rășini compozite nanohibride: Filtek Z550 și Beautifil II(nuanța A2). Fiecare material a fost aplicat în cavitatea dentară prin tehnica stratificării (2mm/strat/material) respectând indicațiile producătorilor (polimerizare 20sec/strat, lampă fotopolimerizabilă cu halogen, Optilux 501, Kerr, US). Toate restaurările au fost apoi finisate după un protocol bine stabilit, utilizând freze diamantate, multilamelare și discuri de lustruire. Toate cavitățile restaurate cu cele două rășini compozite au fost imersate în băutură energizantă pentru sportivi câte 10min de 3 ori pe zi, timp de 60zile (Powerade Citrus)(Tabel XVI).

Testarea mecanică și evaluarea specimenelor. Fiecare grup de materiale de restaurare a fost împărțit în 5 subgrupuri (n=10cavități restaurate/material/subgrup), corespunzător perioadelor de testare mecanică, după cum urmează: Sub-Grupul 1(3L)-testare la 3luni, Sub-Grupul 2(6L)-testare la 6 luni, Sub-Grupul 3(12L)-testare la 12 luni, Sub-Grupul 4(18L)-testare la 18 luni și respectiv Sub-Grupul 5(24L)-testare la 24luni. Pentru testarea mecanică s-a folosit un simulator de masticație (CS-4.2, SD Mechatronik, Germania) capabil să imite forțele parafuncționale(de ex. bruxismul). Pentru acesta s-a folosit același model de simulare utilizat și în referința 90, în care s-a utilizat și simularea ligamentului periodontal (PDL). Stilusul antagonist folosit a fost cel recomandat de producătorul aparatului de simulare (din steatită-tip de ceramică presată pe bază de oxid de aluminiu), având forma și dimensiunile unui cuspid palatinal maxilar (diametru de 1.18mm și o înălțime de 0.6mm de la bază la vârf). Parametrii folosiți pentru simuarea bruxismului au fost următorii:7kgf(69N), frecvența de 1.6Hz, un traseu orizontal de 1mm, iar axa Z a fost setată la 0mm (conform cu instrucțiunile prducătorului, specifice simulării bruxismului)55(Fig. 30).Numărul de cicli de simulare a fost diferit, în funcție de perioada testată, corespunzător celor 5 sub-grupuri: 60000cicli-echivalentul a 3luni in situ, 120000cicli-echivalentul a 6luni in situ, 240000cicli-echivalentul a 12luni in situ,360000cicli-echivalentul a 18luni in situ și 480000cicli-echivalentul a 24luni in situ52,149,162. Pe perioada testării probele au fost imersate alternativ în aceeași băutură energizantă și respectiv apă distilată.

La finalul testării mecanice, toate probele au fost acoperite cu două straturi de lac colorat, mai puțin 1mm de jur-împrejurul obturațiilor, apoi au fost imersate în soluție de fucsină bazică 2% pentru 24h. Specimenele au fost spălate din abundență și apoi evaluate cu o lupă de 3.5x pentru ca secționarea(Isomet Low Speed Saw, Buehler Ltd) să fie paralelă cu urma de uzură lăsată de stilus, iar marginile secțiunilor să fie la 0.3mm de o parte și de altă de aceasta; astfel s-au obținut secțiuni de 1.5mm în sens mezio-distal. Secțiunile din fiecare sub-grup au fost analizate cu ajutorul unui stereo-microscop cu lumină inversată(Olympus KC301, Olympus America Inc.) la mărirea de 4x și 40x. Înfiltrarea colorantului la nivelul fisurilor apărute și respectiv aria uzată de material de restaurare au fost evaluate cu software-ului QuickPhoto Micro 2.3(Olympus America Inc.). Pentru fiecare probă s-a calculat numărul de fisuri interne(NrFs) apărute în material, lungimea medie a acestora(LmFs) și respectiv raportul procentual dintre volumul de uzură și volumul total al obturației (Vuz). Urma lăsată de stilus a fost sub formă de elipsoid, astfel că volumele s-au calculat după următoarele formule:

Vtot=L*l*h, și respectiv Vuz=(2/3)**a2b

unde L este lungimea mezio-distală(mm), l este lățimea vestibulo-orală(mm), h este distanța ocluzo-pulpară(mm), a este diamerul dintre capetele urmei lăsată de stilus (în sens mezio-distal și vestibulo-oral)(mm),b este diametrul maxim de profunzime al urmei stilusului(mm).

Datele rezultate au fost analizate statistic cu ajutorul testelor ANOVA, Wicoxon, Mann-Whitney și respectiv t-Student, la care s-au folosit testele de analiză a perechilor Tukey HSD, și Bonferroni. S-a evaluat de asemenea existența corelațiilor între lungimea medie a fisurilor, numărul mediu al acestora, și aria uzată față de perioadele testate cu ajutorul coeficientului Pearson. De asemenea pentru a observa influența celor trei variabile asupra celor două materiale și respectiv longevitatea acestora pentru perioada evaluată, în condițiile de simulare a bruxismului și imersare de băutură energizantă, s-a utilizat analiza multi-variată de regresie Cox și respectiv testul Kaplan-Meier pentru generarea curbelor de supraviețuire.Analiza statistică s-a realizat cu ajutorul programelor SPSS 17.0 și MedCalc 16.4.2. (p<0.05).

Fig. . Simulatorul de masticație (camere de testare cu specimene imersate în băutura energizantă), parametrii și respectiv dinamica mișcărilor folosite în timpul simulării bruxismului.

9.4. Rezultate

Pentru studiul de față s-au examinat cavități standard tip Clasa I restaurate cu două rășini compozite nanohibride (Filtek Z550 și Beautifil II). Astfel s-au analizat procentul de volum ocluzal uzat(Vuz), lungimea medie(LmFs) și numărul (NrFs) fisurilor observate la nivelul acestor restaurări. Trebuie precizat faptul că în timpul și respectiv, la finalul studiului nici un dinte și nicio restaurare nu s-a desprins sau fracturat macroscopic. In Tabelul XVII sunt descrise elemente de analiză statistică descriptivă corespunzătoare variabilelor mai sus amintite.

Tabel . Valorile medii (SD) ale lungimii fisurilor interne, numărul lor și volumul procentual de material uzat.

Evaluarea statistică cu ajutorul testelor Wilcoxon și Mann-Whitney U au evidențiat valori semnificativ mai mici din punct de vedere al lungimii medii a fisurilor interne pentru materialul Z550 comparativ cu materialul BF, atât pentru perioada evaluată la 3L (60000cicli) cât și pentru perioada de 6L(120000cicli) (p<0.0001); în timp ce după 240000cicli(12L) de testare, analiza statistică cu ajutorul testelor ANOVA și Tukey HSD, a indicat că lungimile medii ale fisurilor interne observate pentru cele două maeriale au fost similare (p˃0.05). De asemenea, după 360000cicli(18L) și respectiv 480000(24L) materialul BF a prezentat valori medii ale lungimii fisurilor interne semnificativ mai mari comparativ cu cele prezente în materialul Z550 (p<0.0001)(Tabel XVII, Fig.32).

Fig. . Diagramă de tip „box-plot” a lungimii medii(stânga) și de tip „error bar” pentru numărul mediu(dreapta) a fisurilor interne observate la materialele Z550 și BF corespunzătoare perioadelor evaluate.

După 60000cicli(3L),120000cicli(6L),360000cicli(18L) și respectiv 480000cicli de simulare a bruxismului, rășina compozită BF a prezentat un număr mediu de fisuri semnificativ mai mare decât materialul Z550(p<0.0001), în timp ce după 240000cicli(12L) cele două materiale au avut un număr similar de fisuri interne (p˃0.05). Testul statistic Wilcoxon împreună cu testul Mann-Whitney U au indicat valori medii ale numărului de fisuri interne observate la nivelul rășinii compozite Z550, statistic semnificative corespunzătoare perichilor de perioade evaluate: 3L-6L,3L-12L, 3L-24L, 6L-18L (p<0.05), în timp ce pentru restul perechilor de perioade numărul mediu de fisuri a fost similar (p˃0.05). La nivelul materialului BF aceleași teste statistice au indicat un număr mediu de fisuri statistic semnificativ între perechile 3L-6L,3L-18L,3L-24L,12L-24L (p<0.05), iar pentru restul perechilor de perioade numărul mediu de fisuri interne a fost similar (p˃0.05) (Tabel XVII, Fig.31,Fig.32).

Din punct de vedere al procentului volumetric de material uzat, testul t-Student a indicat valori procentuale medii semnificativ mai mari pentru materialul BF comparativ cu Z550, corespunzătoare grupurilor de cicluri mecanice evaluate (3L, 6L,18L și 24L) pentru p<0.001, în timp ce procentul volumetric de material uzat la 240000cicluri mecanice(12L) a fost similar pentru ambele materiale(p˃0.05). Pentru materialul Z550, după simularea bruxismului, testele statistice Wicoxon și respectiv Mann-Whitney au indicat valori semnificative statistic după cum urmează: 3L<6L<12L=18L<24L(p<0.001). De asemenea testele statistice ANOVA și respectiv Tukey HSD, au indicat pentru materialul BF următoare ordine în ce privește procentul volumetric de material uzat: 3L<6L<12L<18L<24L(p<0.001)(Tabel XVII, Fig.32, Fig.33).

Fig. . Diagramă tip „box-plot” a valorilor medii ale procentului volumetric de uzură pentru materialele Z550 și BF corespunzător ciclilor mecanici de simulare.

Cu ajutorul coeficientului Pearson s-au găsit corelații pozitive statistic semnificative între numărul de cicli, lungimea medie a fisurilor (RZ550=0.98, RBF=0.99, p<0.05) și respectiv procentul volumetric de uzură(RZ550=0.93,RBF=0.98,p<0.05), și de asemenea s-au mai observat corelații între lugimea medie a fisurilor interne și procentul volumetric de uzură pentru materialul Z550(RZ550=0.97,p=0.007) și respectiv materialul BF(RBF=0.98, p=0.005).

În Tabelul XVIII sunt prezentate rezultatele obținute în urma analizei regresiei Cox a influenței celor 3 variabile (LmFs, NrFs, Vuz) asupra ratei de supraviețuire a celor două materiale, corespunzător celor 5 perioade evaluate(3L,6L,12L,18L,24L) în condițiile de simulare a bruxismului și imersării probelor în băutură energizantă pentru sportivi. S-a observat că variabila NrFs la sfârșitul perioadei de testare (480000cicli, echivalenți cu 24L in situ) a avut o influență semnificativă pentru materialul BF (RR=3.6, p=0.01), în timp ce pentru probele restaurate cu materialul Z550, influența fisurilor interne a fost mai mare(RR=4.2), dar fără semnificație statistică(p=0.1).Calculele statistice au indicat că nici una din restul variabilelor (LmFs, Vuz) nu au avut influență statistic semnificativă asupra celor două materiale la finalul perioadei evaluate(p˃0.05).

Fig. 33 ilustreaza curbele de supraviețuire Kaplan-Meier corespunzătoare influenței celor trei variabile asupra materialelor testate. Testul „log-rank” a indicat o rată de supraviețuire mai bună pentru materialul Z550 la finalul celor 480000cicli mecanici în funcție de variabilele LmFs(p=0.002) și respectiv NrFs(p=0.004), în timp ce influența variabilei Vuz nu a fost statistic semnificativă(p=0.12).

Tabel . Analiza regresiei Cox privind influența lungimii medii, numărului mediu de fisuri interne și procentului volumetric de uzură asupra ratei de eșec a celor două rășini compozite testate.

Fig. . Curbele de supraviețuire Kaplan-Meier pentru materialele Z550 și BF când apariția uneia dintre variabile este considerată eșec.

9.5. Discuții

Dezvoltarea noilor tipuri de materiale din rășini compozite, și mai ales a celor cu diverse îmbunătățiri la diferite nivele compoziționale și structurale a devenit trendul stomatologiei moderne și mai ales a celei minim invazive. S-a constatat că dacă din punct de vedere estetic sau al proprietăților aceste materiale îndeplinesc cerințe riguroase, totuși există un interval de particularități pe care aceste materiale nu îl pot depăși, și anume cele din sfera uzurii tribologice. Practic cerința cea mai importantă pentru aceste materiale este acela de a avea un compotament similar structurilor dure dentare153.Această cerință este și mai greu de realizat atunci când se asociază obiceiuri vicioase sau chiar parafuncții dentare (bruxismul, frecarea ocluzală dentară, etc).

Fig. . Imagini de stereo-microscopie optică reprezentative pentru materialele Z550(I.) și BF(II.) corespunzătoare grupurilor de cicli mecanici testați(A=3L;B=6L;C=12L;D=18L;E=24L).

O tendință a erei moderne în care trăim este consumul de băuturi naturale sau sintetic acidulate sau nu, dulci sau îmbunătățite cu diverse arome sau chiar cu diferite minerale. S-a observat că pH-ul acestor băuturi poate să varieze într-un interval destul de larg, majoritatea dintre acestea prezentând un pH mult mai acid decât cel pe care structurile dure dentare îl pot suporta174. Atunci când ingerarea acestor băuturi este asociată și cu fenomene de uzură tribologică (bruxism nocturn sau diurn, sau alte parafuncții ocluzale) se constată o schimbarea de comportament mecanic atât la nivelul structurilor dure dentare, cât și la nivelul restaurărilor cu materiale dentare30,50,.

În studiul de față am evaluat comportamentul la un model de simulare asociat între bruxism-ligament periodontal-imersare în băutură energizantă pentru sportivi a unor restaurări dentare realizate din două rășini compozite nanohibride, una contemporană(Z550) și cea de-a doua un giomer(BF) pentru 5 perioade de timp corespunzătoare celor in situ(3L, 6L,12L,18L,24L). Astfel, s-a observat că pe parcursul simulării ambele materiale au prezentat la nivel microscopic semne de uzură și apariția de fisuri interne, atât la nivel superficial, cât și în obturație(Fig.34). De asemenea s-a mai observat o tendință de creștere a numărului și lungimii medii a fisurilor interne, și respectiv a volumului procentual de uzură în funcție de creșterea numărului de cicli mecanici(p<0.05). Totuși după simularea a 240000cicli(12L) cele două rășini compozite au prezentat valori similare pentru toate cele trei variabile amintite mai sus(p˃0.05)(Tabel XII,Fig.32,33). Practic, se poate spune că în condițiile forțelor de simulare aplicate în studiu, cele două materiale au prezentat o limită a comportamentului de la care evoluția materialului BF a fost crescândă, în timp ce evoluția materialului Z550 a urmat forma unei curbe gausiene pentru apariția de fisuri interne, și respectiv o creștere liniară pentru celelalte variabile. Apariția fisurilor interne la aceste materiale poate fi explicată și de absorția de apă din timpul funcțiilor masticatorii. Comportamentul materialelor testate în acest studiu este în concordanță cu cel observat în studiul 2 (Cap.6) și referința 14 pentru materialul Z550, și respectiv în studiul 3 (Cap.7.257) și referința 122. În ce privește absorbția de apă și proprietățile mecanice, Ilie și colab, au indicat valori mai bune observate la BF de tip „bulk-fill” decât la glasionomer și respectiv RDC convenționale. Diferența dintre cele două variante de material, cel testat în acest studiu(BF) și cel din studiile aminte (BF „bulk-fill”) este aceea că cel din urmă are indicații de înlocuitor de strat dentinar. În studiul de fața pe parcursul ciclurilor mecanice probele au fost imersate în apă distilată și respectiv băutură energizantă pentru sportivi. Având în vedere că pH-ul acestei băuturi este de 3.5174 se poate incrimina comportamentul celor două compozite directe la fisuri și uzură accentuată prin acțiunea acidă exercitată de această băutură.

Din punct de vedere a procentului volumetric de uzură, rezultatele studiului au indicat o rată de uzură mai mare la materialul BF, dependentă de evoluția ciclurilor mecanice(p<0.05). Aceste rezultate se pot explica prin intermediul proprietăților mecanice de suprafață(de ex duritate) direct relaționate cu rezistența la uzură a unui material. Acest lucru este confirmat și de rezultatele obținute de Gonulol și colab122,135 în care materialul BF a avut proprietăți mai scăzute decât Z550. Acest comportament se poate explica și prin compoziția structurală a celor două materiale, primul fiind un Giomer, deci cu capacitate ridicată de eliberare și re-încărcare cu fluor, care în condițiile de simulare din studiu a dus la apariția unui număr mai mare de fisuri interne cu lungimi mai mari, și respectiv la o uzură mai accentuată.

Medicul dentist poate observa clinic în cavitatea orală la nivel de restaurare dentară doar uzura de suprafață și respectiv fisurile macroscopice. În studiul de față în urma analizei de regresie Cox rezultatele au indicat o rată de eșec semnificativ mai mare pentru numărul de fisuri interne observate la ambele materiale de restaurare (Tabel XVIII). Atunci când fiecare din variabile a fost considerată eșec, rata de supraviețuire a restaurărilor din compozit Z550 a fost semnificativ mai mare la finalul celor 480000cicli mecanici pentru variabilele LmFs și NrFs (p<0.05), în timp ce variabila Vuz nu a influențat semnificativ rata de supraviețuire a celor două materiale compozite(p˃0.05). Se poate observa astfel că, dacă clinic la nivel macroscopic un grad mare de uzură la nivel de suprafață ocluzală este factorul ce indică de multe ori îndepărtarea unei obturații, din punct de vedere microscopic fisura internă apărută în material, dar nedecelabilă clinic poate să influențeze longevitatea unei restaurări dentare. Acest tip de fracturi sau fisuri interne pot să apară nu doar la forțe de intensitate mare ci și după procese ciclice, unde în urma fenomenului de oboseală fisurile interne pot să apară și la forțe de intensitate joasă, care în timp pot duce la subminarea obturației, fapt confirmat și de alte studii în domeniu82,83,88,.

9.6. Concluzii

Având în vedere condițiile de testare ale studiului(asociere simulare ligament periodontal-bruxism-imersare în mediu cu pH acid), dar și limitele acestui studiu, se pot concluziona următoarele:

-supuse la fenomenul de uzură și oboseală ciclică induse de simularea bruxismului, cele două rășini compozite nanohibride au avut un comportament diferit.

-există o legătură directă între perioadele de timp evaluate și numărul și lungimea fisurilor, și respectiv procentul de material dentar uzat.

-rata de supraviețuire a grupului de restaurări din compozit, Filtek Z550, la finalul perioadei testate a fost mai mare comparativ cu grupul de obturații realizate din giomer, Beautifil II.

Capitolul 10. Concluzii generale (sinteză)

1. Atitudinea generală observată la majoritatea medicilor respondenți, dar mai ales la cei din specialitatea Stomatologie generală, este în favoarea înlocuirii unei restaurări coronare defectuoase din zona laterală.

2. Prezența unui anumit tip de defect la nivel de obturație coronară influențează decizia clinică de a o repara sau îndepărta; cariile secundare/recurente și respectiv, marginile degradate sau cu șanț marginal au reprezentat indicația principală pentru a înlocui restaurarea dentară.

3. Rășinile diacrilice compozite directe sunt materialele de obturație cele mai des înlocuite, în timp ce, rășinile compozite micro/nano-hibride, alături de utilizarea frezei diamantate împreună cu un sistem adeziv, sunt cele mai frecvente materiale și tehnici folosite pentru a repara o obturație coronară.

4. Tendința generală a medicilor specialiști a fost de a înlocui materialul de obturație atunci când există un număr mic de pacienți cu parafuncții ocluzale, și respectiv de a repara obturația atunci când există un procent mai mare de pacienți cu tulburări masticatorii.

5. În cadrul studiului de testare a comportamentului la degradare mecanică, tipul, morfologia și distribuția de particule de umplutură și respectiv combinația de monomeri ai matricii rășinice au influențat performanța rășinilor Filtek Z550 și Evetric.

6. O șarjare mare în cadrul nano-agregatelor pre-polimerizate a materialului Filtek Z550, a dus la o absorbție de apă mai crescută, iar combinația de monomeri rășinici hidrofobi din compoziția materialului Evetric a asigurat o creștere a rezistenței la absorbția de apă, în timp ce compozitul tradițional și cel experimental (Herculite XRV Ultra și EC) au avut un comportament similar .

7. Utilizarea gelului de glicerină pentru inhibarea acțiunii oxigenului asupra stratului superficial în timpul polimerizării compozitelor a indus la rășina compozită tradițională și cea experimentală (Herculite XRV Ultra și Compozit Experimental) valori mai mari ale rugozității decât cea de referință.

8. Rugozitatea dobândită în urma utilizării celor două metode de finisare-lustruire a fost asemănătoare pentru ambele sisteme, dar mai scăzută față de cea moștenită după polimerizare.

9. Rășina compozită experimentală a prezentat cea mai mică pierdere procentuală cantitativă și în înălțime prin tehnicile de finisare-lustruire, care s-au corelat cu o rugozitate mai mare față de restul materialelor compozite testate.

10. Tipul, morfologia, distribuția particulelor de umplutură anorganică, dar și prezența conglomeratelor de particule pre-polimerizate, au influențat rezistența și calitatea rugozității dobândite după fenomenul abrazie prin fricțiune indus de sistemele de finisare-lustruire testate.

11. Analiza macro- și micro-morfologică a indicat diferite modele ale abraziei ciclice pentru materialele compozite directe și indirecte testate, în funcție de procentul de umplutură anorganică și distribuția particulelor în matricea organică.

12. Scanerul cu laser 3D al sistemului CAD împreună cu camera foto digitală au indicat caracteristici macro-morfologice care au oferit informații utile pentru evaluarea clinică.

13. Rășinile compozite directe, Premise și Venus Pearl au avut un comportament mai bun la mecanismele de uzură și oboseală ciclică față de restul compozitelor directe (Kalore și Beautifil II).

14. În general, după cele două metode de îmbătrânire in vitro, inlay-urile compozite au avut o adaptare mai bună și suprafețe ocluzale mai bine finisate și lustruite decât rășinile compozite directe.

15. Inlay-urile din materialul compozit nanohibrid, Signum Ceramis, nu s-au comportat conform așteptărilor, față de restul rășinilor compozite testate, dar la simularea abraziei, au avut un comportament de suprafață similar cu rășinile compozite microhibride indirecte (Gradia și Ceramage).

16. Metoda de simulare combinată între oboseala mecanică și ligamentul periodontal a furnizat informații importate pentru o diferențiere mai bună a protecției de sigilare marginală la nivelul interfeței dinte-adeziv în cazul cavităților proximale extinse, față de situațiile în care s-au utilizat doar metodele de termociclare sau stocare în apă.

17. Tehnicile adezive au indus un comportament de sigilare similar atunci când au fost supuse separat simulării mecanice cu ligament periodontal și respectiv metodei de termociclare.

18. Supus la fenomenul de uzură și oboseală ciclică, indus de simularea bruxismului și a unui mediu acid, rășina compozită nanohibridă, Filtek Z550 a avut un comportament mecanic mai bun față de materialul Beautifil II.

19. S-a detectat o legătură directă între perioadele de timp evaluate și numărul și lungimea fisurilor interne, și respectiv procentul de material dentar uzat.

20. Rata de supraviețuire a grupului de restaurări din compozit, Filtek Z550, la finalul perioadei testate a fost mai mare comparativ cu grupul de obturații realizate din giomer, Beautifil II.

Capitolul 11. Originalitatea și contribuțiile inovative ale tezei

Stomatologia restaurativă minim invazivă nu este o specialitate de sine stătătoare, dar principiile acesteia se pot aplica în orice domeniu al Medicinii dentare. În aceste condiții trebuie luate în considerare și locația unde aceste principii sunt aplicate, și anume cavitatea orală. Acest mediu este unul dinamic, specific fiecărui individ și într-o continuă schimbare. Se poate vorbi astfel de un fenomen de metamorfism ce are loc la nivelul cavității orale; acest fenomen poate fi reprezentat de mecanismele tribologice ce au loc în mediul oral.

Cercetarea doctorală de față a încercat să suprindă și să evalueze câteva dintre aceste mecanisme tribologice, dar mai ales influența și efectele lor asupra materialelor de restaurare dentară indicate pentru diverse cazuri clinice.

Un element de originalitate al acestei teze de cercetare este acela în care s-a investigat opinia unor medici dentiști de diverse specialități din România în legătură cu atitudinea lor în cazul unei restaurări defectuoase din zona laterală, astfel s-au analizat care sunt cele mai frecvente defecte la nivel de restaurare sau existența/nu a unor parafuncții masticatorii ce indică înlocuirea sau repararea obturației, ce materiale de restaurare sunt înlocuite cel mai frecvent, ce materiale sunt folosite cel mai frecvent pentru înlocuirea sau repararea unei obturații coronare din zona laterală, ce materiale de restaurare, tehnici de preparare și adezive sunt folosite pentru repararea unei obturații defectuoase la nivelul dinților din zona laterală. În viitor aceste elemente ar putea fi studiate și pe un grup mai mare de medici, studenți sau prospăt absolvenți din diverse centre universtare, pentru a observa tendința din timpul facultății, imediat după absolvire și la câțiva ani de practică clinică.

Dezvoltarea de noi tipuri materiale dentare restaurative, mai ales cele din rășini diacrilice compozite, este într-o permanentă dezvoltare. Producătorii în domeniu raportează de cele mai multe ori diverse performanțe ale acestor materiale. Totuși, valorile proprietăților raportate sunt de cele mai multe ori prezentate sumar în broșurile de prezentare. De aceea, ca element de originalitatea, în studiul al doilea am evaluat comportamentul la degradare mecanică și hidrolitică a unor materiale din rășini compozite de apariție recentă comparativ cu cel al unui compozit tradițional și unul experimental conform protocolului standardizat.

Piața stomatologică abundă de foarte multe accesorii, mai ales sisteme de finisare și lustruire a restaurărilor directe, și mai ales de sisteme capabile să realizezeze toate aceste etape într-una singură. Studiile în domeniu, au arătat că longevitatea unei restaurări dentare din material compozit poate fi influențată de gradul de rugozitate al acestuia. Preocuparea pentru acest domeniu este în continuare deschisă, iar numărul medicilor de a utiliza cât mai puține accesorii este în continuă creștere. Astfel, un alt element de originalitate al tezei îl constituie evaluarea cu ajutorul microscopiei de forță atomică (AFM) a rugozității materialelor compozite mai sus menționate, dobândită după utilizarea a două sisteme de finisare-lustruire, din care unul într-o singură etapă. A doua parte a studiului trei, s-a dorit o evaluare a suprafeței ocluzale a unor restaurări din materiale compozite directe și indirecte folosind mai multe elemente de originalitate, precum: simularea abraziei cu ajutorul unui simulator de masticație, realizarea unor modele din rășină epoxi utilizate pentru evaluarea macro/micro-morfologică cu ajutorul unui scanner cu laser 3D a sistemului CAD, camerei foto digitale, microscopiei optice și de baleiaj.

Fenomenul de adeziune la nivel de interfață dinte-restaurare, a constituit de asemenea o preocupare în domeniul stomatologic. Și în acest sub-domeniu principiul utilizării unui singur material capabil să realizeze sigilarea marginală, a fost introdus fiind indicat pentru diverse situații clinice. În acest context, în studiul patru am utilizat ca elememt original, un model de masticație tridimensional (simulare masticație-ligament periodontal-mediu lichid) analizând efectele asupra unui material compozit indicat pentru sigilare marginală.

Era modernă în care trăim a dus la creșterea stresului cotidian, la ingerarea de băuturi cât mai acidulate, dar mai ales la creșterea numărului de pacienți cu parafuncții masticatorii. Din păcate căutarea în baza de date internațională nu oferă prea multe studii care să evalueze efectele bruxismului asupra longevității restaurărilor dentare din materiale compozite. Există astfel, studii de meta-analiză în care se exprimă această îngrijorare în ce privește lipsa de studii în acest domeniu tribologic. În acest context, elementul de originalitate cu care vine studiul cinci, este acela de simulare experimentală a bruxismului, alături de simularea suportului pentru ligamentul periodontal în care dinții extrași au fost fixați și a unui mediu acid, oferit de imersarea pe timpul experimentului în băutură energizantă pentru sportivi. Acest tip de studiu experimental este unul inovator care întrunește elemente ce nu au fost utilizate împreună pentru situații asemănătoare.

REFERINȚE