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1. Introdução
Durante séculos se buscou os melhores
materiais e o estabelecimento de novos protocolos para sua utilização;
A cada ano, novos materiais com
propriedades melhoradas são desenvolvidos por pesquisas cientificas, visando garantir a qualidade do trabalho profissional e maior conforto ao paciente;
Como há uma diversidade de produtos
disponíveis atualmente no mercado, é necessário conhecer a classificação dos materiais, como também suas propriedades físicas, químicas e mecânicas;
2. Classificação
Os materiais dentários são classificados de
acordo com a classe e aplicação; a) Classe Materiais Metálicos: usados em forma pura, estão presentes principalmente na constituição de ligas metálicas de peças protéticas, aparelhos ortodônticos, limas endodônticas, implantes;
Materiais Cerâmicos: propriedades físicas similares à estrutura dental, capacidade de reproduzir a estética dental, resistentes à corrosão, ótima biocompatibilidade, baixa condutividade térmica, dureza compatível a do esmalte;
São utilizados para manter a saúde bucal, prevenção de cáries, confecção de restaurações de longa e curta duração
Figura 1: Aparelho ortodôntico (Fonte: Odonto Company, 2019)
Figura 2: Coroas de cerâmica (Fonte: Portal Tech4Health, 2017)
Polímeros: substâncias compostas por cadeia de monômeros. Mais utilizados na odontologia: metacrilatos, presentes em resinas acrílicas e compostas, cimentos odontológicos, materiais de moldagem, selantes e adesivos;
Compósitos: um material que sua composição inclui dois ou mais tipos de materiais diferentes, visando um material com características superiores, por exemplo a resina composta.
b) Aplicação Preventivos: são utilizados por liberarem agentes terapêuticos como o flúor; selantes para fóssulas e fissuras; prevenir ou inibir a progressão de lesões de cárie.
Ex.: Cimento de Ionômero de Vidro
Restauradores: são constituídos por componentes sintéticos; utilizados para
reparar ou substituir a estrutura dental.Ex.:
amálgama, resina composta.
Podem ainda ser divididos em: Diretos: é inserido e conformado intraoralmente; Indiretos: usada extraoralmente para produzir próteses, que substituem dentes perdidos, melhorar a estética ou restaurar dentes danificados; Provisórios: utilizada por um período que pode variar entre poucos dias até vários meses até que uma prótese ou restauração de longa duração possa ser instalada.
Acessório: são substâncias utilizadas no processo de fabricação de próteses e outros dispositivos mas que não se tornam
parte dos mesmos. Ex.: materiais de
moldagem.
Figura 3: Cimento de Ionômero de Vidro (Fonte: Maquira).
Figura 4: Resina Composta. (Fonte: Blog Dentflex, 2020).
Aderência^ Biocompatível
Aparência natural
Iniciar reparação tecidual
Propriedades semelhantes à estrutura dental
Covalentes: ocorre quando há o compartilhamento de elétrons da camada de valência entre átomos adjacentes. Presentes em compostos orgânicos como resinas odontológicas.
Metálicas: os elétrons da camada de valência dos átomos do metal “se soltam” por estarem fracamente ligados ao restante do átomo e começam a se movimentar formando uma nuvem de elétrons. Como exemplo temos o amálgama
Forças de van der Waals: forças de atração que atuam entre moléculas, átomos ou íons. Ao redor do núcleo há uma distribuição de elétrons que forma um campo eletrostático. Podem ocorrer alterações momentâneas de carga nesse campo, criando dipolos instantâneos. Forma-se, então, um dipolo flutuante que atrai outros dipolos flutuantes, chamado de dipolo induzido. Há também as ligações de dipolo permanente características de moléculas polares.
Pontes de Hidrogênio: É realizada sempre entre o hidrogênio e um átomo mais eletronegativo. É a ligação mais forte de todas
Fase Cristalina dos Sólidos
Fase Amorfa dos Sólidos
Ligações Intermoleculares Elas correspondem a ligações químicas que têm a função de unir ou repelir as moléculas de um composto. São elas: Forças de van der Waals e Pontes de hidrogênio
Maneira como os átomos, as moléculas ou os íons se encontram arranjados espacialmente
Átomos, moléculas e íons que não apresentam um arranjo ordenado.
Figura 5: Modelo de gesso (Fonte: Blog Odontoblogia, 2009).
Figura 6: Cimento de Fosfato de Zinco (Fonte: SSWhite)
Figura 7: Resina Composta (Fonte: 3M)
Figura 8: Restauração em amalgama (Fonte: Blog PHSdoBrasil, 2019)..
2.1 Princípios de Adesão
É possível que dois sólidos se unam um
ao outro, com ou sem a ajuda de uma terceira substância ou material.;
A força de atração pode ser dividida em
dois tipos: Adesão: quando envolve moléculas diferentes; Coesão: quando as moléculas envolvidas são do mesmo tipo.
Material usado para promover a união é
chamado de adesivo, e o material ao qual ele é aplicado é chamado de aderente;
Alguns dos materiais dentários são unidos
aos tecidos duros para substituir uma parte perdida da estrutura dentária com o objetivo de restaurar suas funções.
A adesão pode ocorrer de três formas:
Física Mecânica Química a) Física
Adesão entre sólidos: quando colocados
em contato, os únicos locais onde existe
contato íntimo são nas pontas das áreas ásperas o que pode gerar grandes pressões nesses pontos;
Adesão entre um sólido e um líquido:
esse tipo de adesão só é possível graças as forças intermoleculares.
b) Mecânica: se baseia no intertravamento
mecânico dos componentes, podendo
acontecer em níveis microscópicos e
macroscópicos:
Microscópicos: São aquelas que
envolvem retenções microscópicas. Esse tipo de adesão é utilizado para unir uma restauração de resina composta ao esmalte dental, pois é realizado o condicionamento ácido anteriormente que cria irregularidades microscópicas em sua superfície;
Macroscópicas: pode ser observada em
restaurações de amalgama em cavidades retentivas;
c) Química: ocorre em nível atômico e
molecular
2.1.1 Fatores que interferem na
Adesão
a) Tensão Superficial
Força de atração que existe entre os
átomos da superfície de um líquido;
Quanto maior a tensão superficial, maior
a tendência de o líquido formar gotas e
Mucosa bucal
Tensão Superficial Figura 9 : Retenção de base de prótese total. (Fonte: KENNETH J. ANUSAVICE. Phillips Materiais Dentários. Grupo GEN, 2013).
- Rugosidade da Superfície Quanto maior for a área da superfície do substrato, maior será o contato, melhorando a adesão. Dessa forma, costuma-se utilizar técnicas que aumentam a rugosidade do substrato antes do procedimento adesivo, como o condicionamento com ácido fosfórico do esmalte dental.
3. Propriedades Físicas
São baseadas nas leis da mecânica,
acústica, óptica, termodinâmica, eletricidade, magnetismo, radiação, na estrutura atômica e em fenômenos nucleares;
São subdividas em:
Térmicas Estruturais Reológicas Ópticas.
3.1 Propriedades Térmicas
É a resposta dos materiais dentários às
variações térmicas provenientes do meio bucal;
As constantes alterações térmicas que
acontecem em meio bucal fazem a condução de calor ser transmitida a todos os substratos dentais, podendo alcançar a polpa e causar desde pequena sensibilidade até danos irreversíveis;
Por isso, é de suma importância entender
as propriedades térmicas dos materiais para a prática odontológica;
a) Temperatura de Fusão
Se trata da temperatura em que um
material passa do estado sólido para o líquido;
Essa mudança é caracterizada na
alteração na organização estrutural dos grupos de moléculas que compõem o sólido;
Soldagem: confecção de estruturas
metálicas, pode-se observar em prótese parcial removível e prótese parcial fixa
Figura 13 : Demonstração da baixa viscosidade de um adesivo (Fonte: Blog Opalini Odontologia Descomplicada, 2014).
Figura 14 : Diferença de uma superfície lisa e com rugosidade.
Figura 15 : Prótese parcial removível (Fonte: Sorridere – Centro Odontologico).
b) Condutividade Térmica
Se trata da capacidade que um material
de transferir calor por fluxo condutivo;
Em geral, a condutividade térmica
aumenta na seguinte ordem: polímeros <
cerâmicas < metais;
Condutores: materiais com alta
condutividade térmica. Ex.: amálgama
Isolantes: materiais com baixa
condutividade térmica. Ex.: cimento de
ionômero de vidro;
c) Difusividade Térmica
É a medida da velocidade com a qual uma
mudança de temperatura se propaga através de um objeto quando uma das suas superfícies é aquecida.
Alta condutividade térmica significa alta
difusividade térmica;
É preferível que os materiais
restauradores diretos tenham baixa difusividade térmica para evitar aumentos de temperatura em nível pulpar diante de variações de temperatura na boca;
O amálgama, por ser uma liga metálica, é
um bom condutor de estímulos térmicos e elétricos o que torna necessário a presença de um material forrador (isolante) em cavidades de média e grande profundidade;
d) Coeficiente de Expansão Térmica
Com o aquecimento de um material, a
energia absorvida provoca o aumento da vibração dos átomos e das moléculas, acontecendo a expansão do material;
Normalmente, esse coeficiente é maior
para líquidos do que para os sólidos;
É importante que os materiais
restauradores diretos e indiretos tenham coeficientes de expansão térmica semelhantes aos das estruturas dentais;
Caso o material restaurador tenha um
coeficiente maior, sua contração será maior que a estrutura dental circundante e uma fenda pode se formar entre o material restaurador e o dente;
3.2 Propriedades Estruturais
a) Relaxação de tensões
São tensões internas, que ficam
aprisionadas após uma substância ter sido deformada de maneira irreversível;
O resultado é uma alteração na forma ou
contorno dos sólidos, à medida que átomos ou moléculas mudam de posição e o material se distorce;
A taxa de relaxação aumenta com o
aumento da temperatura;
Difusividade Térmica = Condutividade Térmica Calor Específico
Os fluidos podem ser classificados de
acordo com viscosidade, podendo ser: Newtoniano Pseudoplástico Dilatante Plástico
Em um fluido newtoniano, a viscosidade
tem relação linear entre a tensão e a
deformação.Ex.: adesivos dentais;
Em um fluido pseudoplástico, quanto mais
rapidamente são misturados, forçados através de uma seringa ou apertados, menos viscosos mais fluidos eles se tornam.
Ex.: elastômeros;
Em um fluido dilatante, quanto mais
rapidamente eles são agitados, mais viscosos e resistentes ao escoamento eles
se tornam.Ex.: ligas de amálgama.
Já os plásticos são mais rígidos e exigem
um nível de força para permitir a fluidez.Ex.:
resina composta;
O gráfico abaixo demonstra como
deformação está atrelada a força aplicada nos diferentes tipos de comportamentos reológicos:
3.4 Propriedades Ópticas
Ao se restaurar um dente é necessário
devolver ao paciente três quesitos básicos: forma, função e estética:
A estética em especial busca um
conceito de cor e aparência natural das restaurações;
Dessa forma, o conhecimento dos
princípios científicos básicos sobre cor e outros efeitos ópticos é essencial ao cirurgião-dentista;
a) Luz e Visão Humana
A luz é a radiação eletromagnética que
pode ser detectada pelo olho humano;
O olho é sensível a comprimentos de
onda entre 400 nm a 700 nm;
Para que um objeto seja visível, ele
precisa refletir ou transmitir a luz incidente emitida por uma fonte externa;
A luz visível é na verdade uma mistura
de diferentes comprimentos de onda os quais são combinados para produzir uma cor especifica;
Quando a luz incide sobre os objetos,
diferentes tipos de interações podem ocorrer, pois alguns comprimentos de onda
Figura 18 : Tensão cisalhante x deformação cisalhante (Fonte: KENNETH J. ANUSAVICE. Phillips Materiais Dentários. Grupo GEN, 2013).
Figura 19 : Demonstração do comprimento de onda visível ao olho humano (Fonte: Blog Brasil Escola).
podem causar absorção, reflexão, refração ou transmissão. Na odontologia dois conceitos são importantes:
A região de esmalte de um dente é translucido e a região de dentina é opaca;
b) As três dimensões da cor
Descrições verbais não demonstram a precisão necessária para descrever a aparência das cores dos dentes;
Para evitar confusões, a percepção de cor é descrita por três variáveis objetivas: matiz, valor e croma; Matiz: é a cor dominante de um objeto, como vermelho, verde ou azul; Valor: também conhecido como escala de cinza, corresponde à luminosidade da cor. Quanto mais claro, maior o valor e quanto mais escuro, menor é o valor. Croma: é o grau de saturação de um matiz em particular. Por exemplo, o vermelho pode variar desde o escarlate (alta saturação) até o rosa-claro (baixa saturação);
c) Opacidade, translucidez e transparência
A diferença entre materiais opacos, transparentes e translúcidos é o grau de transmissão de luz possível em cada um; Os corpos opacos impedem a passagem da luz, a energia é então absorvida ou refletida; No outro extremo há os objetos transparentes, nos quais grande parte da luz incidente é refratada, ou seja, atravessa todo o corpo até alcançar alguma estrutura que possa absorve-la; Entre esses dois extremos estão os corpos translúcidos, no qual a luz é parcialmente transmitida por causa da dispersão dentro do material;
Por permitir a transmissão de aproximadamente 70% da luz incidente, o esmalte é considerado um corpo translúcido (acromático); Já a dentina, com espessura semelhante, é menos translucida (cromático), pois permite a passagem de apenas 30% da luz incidente.
Absorção Se um objeto absorve muita luz, ele é chamado de opaco
Transmissão Se um objeto permite que a luz passe por ele, o chamamos de translúcido.
Figura 20: Comparação das diferentes formas de interação de corpos opacos, translúcidos e transparentes com a luz incidente (Fonte: REIS, Alessandra; LOGUERCIO, Alessandro Dourado. Materiais Dentários Diretos - Dos Fundamentos à Aplicação Clínica. Rio de Janeiro: Grupo GEN, 2021).
Acromático
Cromático
Figura 20: Comparação da translucidez entre a região incisal e média (Dr. Rodrigo Fonseca).
Figura 26: Cisalhamento (Fonte: REIS, Alessandra; LOGUERCIO, Alessandro Dourado. Materiais Dentários Diretos - Dos Fundamentos à Aplicação Clínica. Rio de Janeiro: Grupo GEN, 2021).
Conhecer as propriedades mecânicas dos materiais é de suma importância para que qualquer deformação resultante da aplicação de uma força não seja excessiva, para não causar uma fratura e diminuir a longevidade dos tratamentos;
A correta seleção do material exige que o profissional tenha uma noção básica a respeito de sua estrutura, uma vez que as propriedades dos materiais podem indicar sua qualidade;
Antes de tudo é necessário compreender dois conceitos importantes: tensão e deformação; a) Tensão: é a força por unidade de área que atua sobre os átomos e moléculas de um corpo, é a reação interna igual em magnitude e oposta em direção à força externa aplicada;
Na odontologia, existem vários tipos de tensões que se desenvolvem de acordo com a natureza das forças aplicadas e forma do objeto, são elas:
Tensões de Tração Tensões de Compressão Tensões de Cisalhamento Tensões de Deflexão Tensões de Torção
- Tensão de Tração
Aplicação de duas forças na mesma linha mas com sentidos opostos; Tende a esticar ou alongar um corpo;
Tensão de Compressão Quando um corpo é colocado sob uma carga que tende a comprimi-lo ou encurta- lo; A resistência interna a esta carga é chamada de tensão de compressão;
Tensão de Cisalhamento É causada por uma força que tende a deslizar um corpo sobre o outro; As forças são direcionadas paralelamente mas em sentidos opostos
Tensão = Força Área
Figura 24: Tração (Fonte: REIS, Alessandra; LOGUERCIO, Alessandro Dourado. Materiais Dentários Diretos - Dos Fundamentos à Aplicação Clínica. Rio de Janeiro: Grupo GEN, 2021).
Força de Tração
Tensão de Tração
Tensão de Compressão
Força de Compressão
Figura 25: Compressão ((Fonte: REIS, Alessandra; LOGUERCIO, Alessandro Dourado. Materiais Dentários Diretos - Dos Fundamentos à Aplicação Clínica. Rio de Janeiro: Grupo GEN, 2021).
Força de Cisalhamento Tensão de Cisalhamento
- Tensão de Deflexão
É causada por uma força que tende a dobrar um corpo;
- Tensão de Torção
É causada por forças que tendem a rotacionar as extremidades do corpo;
b) Deformação: é a resposta da aplicação de uma força (o que causa a tensão) em um determinado corpo, gerando alterações dimensionais que aumentam conforme a magnitude da carga. Há dois tipos de deformação:
Elástica Plástica
Deformação Elástica Após a remoção da carga (força), o corpo volta a apresentar suas dimensões originais; Os materiais de moldagem elásticos são levados à boca no estado plástico e são removidos da boca no estado predominantemente elástico, ou seja, retornam à posição depois de passarem por regiões retentivas do dente;
Deformação Plástica Quando as deformações da estrutura são mantidas mesmo após a remoção da força, gerando deformação permanente ao material;
Força de Deflexão
A
B
Figura 27: Esquema de demonstração da força de deflexão sobre um corpo antes (A) e depois da aplicação da força (B).
Figura 28: Torção (Fonte: Blog Hangar 33, 2016).
Figura 29 : moldagem com material elástico (Fonte: página Facebook DMG do Brasil, 2014).
Figura 30 : o amalgama sofre certa quantidade de deformação plástica (Fonte: Blog PHSdoBrasil, 2019).
de compressão (como martelamento ou laminação) sem se romper;
Capacidade de formar lâmina;
Entre os materiais de interesse na odontologia, o ouro, a prata e o cobre são os metais mais maleaveis;
i) Tenacidade
Quantidade de energia de deformação elástica e plástica necessária para fraturar um material
Tenacidade à Fratura Descreve a resistência de materiais frágeis ou friáveis à propagação de defeitos sob tensão, ou seja, é a capacidade de um material de resistir a uma fratura como uma trinca ou um defeito estrutural; Esses defeitos são crítcos em materiais frágeis em areas sob tensões de tração pois esse tipo de tensão tende a abrir trincas; Existem dois aspectos importantes relacionados com estes defeitos:
- Tensão aumenta de acordo com o comprimento do defeito;
- Defeitos na superfície induzem maiores tensões que os mesmos defeitos em regiões mais internas; Defeitos superficiais como porosidade e rugosidade por desgaste podem ser minimizados com o polimento da superficie;
j) Dureza Resistencia de um material ao risco, à penetração ou endentação; Alguns testes de dureza é relacionado com a habilidade da superfície de um material de resistir à penetração por uma ponta de diamante ou esfera de aço sob uma carga específica; Quanto mais macio o material, maior e mais profunda é a impressão e menor o valor de dureza;
Figura 32 : Gráfico Tensão X Deformação com relação da ductilidade e maleabilidade
Fonte: CATIRSE, Alma et al. Manual de Materiais Dentários. Ribeirão Preto, 2020. (Adaptado)
Ductilidade Maleabilidade
Figura 33 : Gráfico Tensão X Deformação com a relação da tenacidade
Fonte: CATIRSE, Alma et al. Manual de Materiais Dentários. Ribeirão Preto, 2020. (Adaptado)
Área = Tenacidade
Quanto a impressão o valor de dureza
Tipos de Testes
Alguns testes são feitos para avaliar a
resistência dos materiais, sendo eles:
- Resistência à Tração
Aplicação gradativa de carga de tração
uniaxial nas extremidades de corpo, no qual as forças aplicadas tendem a provocar alongamento;
Comumente usado para avaliar interfaces
adesivas;
- Resistência à Compressão
A máxima tensão de compressão
suportada por um material durante um ensaio de compressão;
É usado para comparar materiais que são
friáveis e pouco resistentes à tração. Ex.:
amalgamas dentais, compositos resinosos e
cimentos.
- Resistência ao Cisalhamento
Um corpo é submetido ao carregamento
torcional;
É um método importante para avaliar as
interfaces de dois materiais como ceramica- metal, implante-osso, braquete ortodontico- esmalte dental;
5. Referências Bibliográficas
MANOEL, Murilo de Almeida et al.
Maquete de Máquina de Ensaio Universal: Ferramenta de Ensino Odontológico sob a Óptica de um Aluno de Graduação. São Paulo, 2017;
CATIRSE, Alma et al. Manual de Materiais
Dentários. Ribeirão Preto, 2020;
REIS, Alessandra; LOGUERCIO,
Alessandro Dourado. Materiais Dentários Diretos - Dos Fundamentos à Aplicação Clínica. Rio de Janeiro: Grupo GEN, 2021;
KENNETH J. ANUSAVICE. Phillips Materiais
Dentários. Grupo GEN, 2013.
Figura 34 : Teste de Tração
Fonte: MANOEL, Murilo de Almeida et al. Maquete de Máquina de Ensaio Universal: Ferramenta de Ensino Odontológico sob a Óptica de um Aluno de Graduação. São Paulo, 2017.
Figura 35 : Teste de Compressão
Fonte: MANOEL, Murilo de Almeida et al. Maquete de Máquina de Ensaio Universal: Ferramenta de Ensino Odontológico sob a Óptica de um Aluno de Graduação. São Paulo, 2017.
Figura 36 : Teste de Cisalhamento aplicada com auxílio de um fio ortodôntico
Fonte: CATIRSE, Alma et al. Manual de Materiais Dentários. Ribeirão Preto, 2020. (Adaptado)
