EVOLUÇÃO DOS DENTES ARTIFICIAIS FABRICADOS EM RESINA ACRÍLICA.

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1 EVOLUÇÃO DOS DENTES ARTIFICIAIS FABRICADOS EM RESINA ACRÍLICA. Segundo FERRACANE (2001), o uso dos polímeros tornou-se possível graças à descoberta da borracha vulcanizada por Charles Goodyear em Aproximadamente 15 a 20 anos após a sua descoberta, esse material foi introduzido na Odontologia para ser utilizado como base de dentaduras sob os nomes de Ebonite ou Vulcanite, em uso associado com os dentes de porcelana. Apesar de apresentar estética pobre, gosto ruim e odor desagradável, o Vulcanite permaneceu como o principal material usado para a confecção de bases de dentaduras durante aproximadamente 75 anos. Em 1868, um tipógrafo chamado John Hyatt descobriu o primeiro material plástico moldável (celulóide) através da dissolução do nitrocelulose (derivado do algodão) sob pressão, enquanto tentava produzir um material sintético para substituir as bolas de bilhar de marfim utilizadas naquela época. Logo esse material também foi utilizado para a confecção de bases de próteses totais. Apesar de o celulóide ser um material resistente e flexível e apresentar estética superior à borracha vulcanizada, apresentava, ainda, gosto ruim e odor repulsivo. Além disso, o seu processamento era difícil e não apresentava estabilidade. FERRACANE (2001) Em 1909, Leo Bakeland descobriu a resina de fenol-formaldeído ao tentar produzir um verniz artificial. Esse material, que se tornou conhecido como Bakelite, foi também utilizado como base de dentadura, mas também não

2 apresentou estabilidade dimensional em boca. Foram feitas tentativas para melhorar as suas propriedades, mas naquela época ocorreu a descoberta de um novo material que revolucionou a Odontologia. FERRACANE (2001) Assim, em 1930, Walter Wrigth e os irmãos Vernon trabalhando na Companhia Rohm and Haas na Filadélfia, desenvolveram o polimetil-metacrilato. Embora outros materiais tenham sido usados anteriormente, nenhum se aproximou desse, ao passo que em 1940, aproximadamente 90 a 95% de todas as dentaduras eram fabricadas com o polímero acrílico. FERRACANE (2001) Até então, o único material utilizado para a confecção dos dentes artificiais era a porcelana odontológica. Porém, dez anos após o advento do acrílico (1940), iniciou-se a industrialização dos dentes artificiais de resina acrílica (polimetil-metacrilato). CORNELL (1957) As informações sobre a composição dos dentes artificiais não são plenamente divulgadas pelos fabricantes, que alegam segredo de fábrica, e isso dificulta a compreensão exata das propriedades desses produtos. Além disso, novas resinas estão sendo desenvolvidas constantemente para uso na fabricação desses dentes. Ainda assim, foi possível delinear, com base nas informações obtidas com os fabricantes e principalmente com base nos princípios fundamentais da química das resinas sintéticas, um traçado sobre os diversos dentes artificiais de resina acrílica existentes atualmente no mercado. A matéria-prima básica utilizada para a fabricação dos dentes plásticos é a resina acrílica (polimetil-metacrilato ou polimetacrilato de metila), constituída na sua forma original pela união retilínea em cadeia de várias unidades de moléculas de metacrilato de metila ligadas intramolecularmente por uniões

3 covalentes. CRAIG; O BRIEN; POWERS (1988) / SKINNER (1993) / O BRIEN (1997) / ANUSAVICE (1998) / COMBE, E.C.; BURKE, F.J.T.; DOUGLAS, W.H. (1999) Desta forma, a macromolécula (polímero) forma-se a partir da união de um grande número de moléculas unitárias, denominadas monômeros (meros). Em outras palavras, um grande número de moléculas individuais com baixo peso molecular reage entre si para formar uma molécula grande (molécula gigante) com alto peso molecular. CRAIG; O BRIEN; POWERS (1988) / SKINNER (1993) / O BRIEN (1997) / ANUSAVICE (1998) / COMBE, E.C.; BURKE, F.J.T.; DOUGLAS, W.H. (1999) A resina acrílica forma-se pelo enovelamento de inúmeras cadeias poliméricas, caracterizando uma estrutura desordenada e não cristalina comparável a um espaguete cozido. SKINNER (1993) A polimerização do polimetilmetacrilato se dá através do método de adição, no qual os monômeros vão se ligando indefinidamente na forma de um processo em cadeia, desde que haja o suprimento de meros. As macromoléculas são formadas sem que haja alteração na composição final, isto é, o monômero e o polímero resultante possuem a mesma formula empírica. Em outras palavras, a estrutura do monômero se repete por muitas vezes no polímero, sem que haja a formação de subprodutos na reação final. A polimerização pode ser visualizada como uma série de reações em cadeia, como as que acontecem durante uma explosão. As reações são isotérmicas e envolvem a liberação de calor. CRAIG; O BRIEN; POWERS (1988) / SKINNER (1993) / O BRIEN (1997) / ANUSAVICE (1998) / COMBE, E.C.; BURKE, F.J.T.; DOUGLAS, W.H. (1999)

4 O processo de polimerização pode ser descrito como ocorrendo em quatro estágios: indução (iniciação), propagação, terminação e transferência de cadeia. SKINNER (1993) / ANUSAVICE (1998) / COMBE, E.C.; BURKE, F.J.T.; DOUGLAS, W.H. (1999) O período de indução ou iniciação é o tempo durante o qual as moléculas do iniciador (peróxido de benzoíla) são decompostas em radicais livres sob a ação do ativador (aquecimento) para interagir e ativar as moléculas do monômero. A presença de impurezas, que possam interagir com os grupos ativados, pode aumentar a duração do período de indução. Por sua vez, quanto mais alta for a temperatura, mais rapidamente ocorrerá a iniciação da polimerização. SKINNER (1993) / ANUSAVICE (1998) / COMBE, E.C.; BURKE, F.J.T.; DOUGLAS, W.H. (1999) O monômero ativado reage monoméricas e, desta maneira, a reação é propagada a partir do centro ativo (propagação). A polimerização depende, portanto, da formação de radicais livres (molécula com um elétron sem par). Quando um radical livre colide com o grupo insaturado (ligação dupla) da estrutura do monômero, ele forma um par com um dos elétrons da ligação dupla, deixando o outro par livre. Desta forma, o próprio monômero é transformado em radical livre e a reação é perpetuada. SKINNER (1993) / ANUSAVICE (1998) / COMBE, E.C.; BURKE, F.J.T.; DOUGLAS, W.H. (1999) O terceiro estágio da polimerização (terminação) refere-se ao fim da reação em cadeia tanto por ligação direta à outra cadeia, como pela transferência de um átomo de hidrogênio de uma cadeia em crescimento para outra. Em outras palavras, ambas as cadeias tornam-se desativadas pela troca de sucessivamente com outras moléculas

5 energia entre si. SKINNER (1993) / ANUSAVICE (1998) O quarto estágio da polimerização (transferência em cadeia) é aquele no qual a reação de polimerização de uma cadeia polimérica termina com a transferência do estágio ativado para uma molécula inativa, criando, conseqüentemente, um novo núcleo para iniciar o crescimento de uma nova cadeia. SKINNER (1993) / ANUSAVICE (1998) / COMBE, E.C.; BURKE, F.J.T.; DOUGLAS, W.H. (1999) Na década de 40, os dentes pioneiros eram compostos de polimetilmetacrilato com moléculas gigantes em disposição linear. Assim, esses dentes apresentavam propriedades mecânicas pobres devido à falta de união química entre as cadeias poliméricas individuais, que se encontravam apenas entrelaçadas entre si. Assim, desprendiam-se com facilidade no interior do material e isso contribuía para a má qualidade do produto. Os fabricantes criaram, então, vários artifícios para aperfeiçoar as propriedades da resina acrílica, como, por exemplo, o aumento do peso molecular das cadeias do polímero. O peso molecular representa o peso do corpo de prova divido pelo número de moléculas que ele contém e expressa o grau de polimerização do material. SKINNER (1993) / ANUSAVICE (1998) Assim, o peso molecular representa o comprimento da cadeia polimérica e consiste, na verdade, em um dos grandes segredos utilizados na fabricação dos dentes artificiais. Dessa forma, quanto menor o peso molecular da resina acrílica e, conseqüentemente, quanto mais curta a extensão da cadeia polimérica, mais facilmente ocorre a separação das cadeias individuais. Por sua vez, o aumento do comprimento das cadeias lineares (aumento do peso molecular), produz

6 maior entrelaçamento mecânico entre as cadeias e, conseqüentemente, dificulta a separação das mesmas. Entretanto, apesar de cada vez mais emaranhadas devido ao alongamento de sua extensão, as cadeias poliméricas ainda encontravam-se soltas no interior do material e não aderidas quimicamente entre si. O principal avanço na produção dos dentes plásticos ocorreu com o advento dos agentes de ligação cruzada da resina acrílica ( crossed linking ) na década de 50, o que solucionou o problema das rachaduras do material. OGLE; DAVID; ORTMAN (1985). Geralmente, a reação de polimerização por adição forma macromoléculas lineares. Porém, a adição de moléculas monoméricas bifuncionais com ligações duplas reativas em cada extremidade (como o dimetacrilato de etilenoglicol) permitiu o cruzamento entre as cadeias poliméricas retilíneas e a formação de ramificações não-lineares. O processo ocorre quando uma cadeia polimérica em crescimento reage com uma terminação do agente de ligação, enquanto outra cadeia em crescimento reage com a sua outra extremidade. A repetição do processo com outras cadeias de monômeros resulta num polímero de ligação cruzada. CRAIG; O BRIEN; POWERS (1988) / SKINNER (1993) / O BRIEN (1997) / ANUSAVICE (1998) / COMBE, E.C.; BURKE, F.J.T.; DOUGLAS, W.H. (1999) A ligação cruzada provê a formação de pontes entre as macromoléculas retilíneas de forma tridimensional, fato que melhora a resistência, a solubilidade e a sorção de água da resina. Os fabricantes de dentes artificiais usam bastante a ligação cruzada, tanto para aumentar a resistência dos dentes à ação de solventes, bem como para que eles suportem as tensões superficiais. SKINNER (1993) Posteriormente, o aperfeiçoamento do processo de formação de ligação

7 cruzada a partir da alteração do tipo e da quantidade de agentes de ligação OGLE; DAVID; ORTMAN (1985) / CRAIG; O BRIEN; POWERS (1988) e da combinação de variados polímeros e copolímeros CORNELL (1957) / CRAIG; O BRIEN; POWERS (1988) pelos diferentes fabricantes, resultou nos diversos dentes de resina acrílica convencional com propriedades físicas satisfatórias existentes atualmente no copolímero e o processo para a sua formação é chamado de copolimerização. CRAIG; O BRIEN; POWERS (1988) / SKINNER (1993) / O BRIEN (1997) / ANUSAVICE (1998) / COMBE, E.C.; BURKE, F.J.T.; DOUGLAS, W.H. (1999) A primeira modificação de impacto ocorrida nos dentes plásticos com ligações cruzadas foi o surgimento de resinas acrílicas com cadeias mercado. A copolimerização de poliméricas interpenetradas, metacrilato de metila com metacrilato de butila, por exemplo, resulta num copolímero que é mais resistente à fratura pelas forças de impacto. CRAIG; O BRIEN; POWERS (1988) Geralmente, a macromolécula é formada pela polimerização de um mesmo tipo de unidade estrutural (monômero). Porém, para melhorar as propriedades físicas, às vezes é vantajoso usar dois ou mais monômeros quimicamente diferentes. O polímero formado é chamado de caracterizando um novo material: a resina acrílica IPN ( Interpenetrating Polymer Network ). OGLE; DAVID; ORTMAN (1985) / WHITMAN (1987) / ABE (1997) A indústria pioneira na divulgação desse conceito foi a Dentsply International, Inc., York, Pa. a partir do lançamento do dente artificial Trubyte Bioform IPN no mercado internacional no final dos anos 80. As cadeias poliméricas interpenetradas são estruturas formadas quando uma rede de polímeros é cruzada

8 no interior de uma outra rede tridimensional ocupada por um segundo polímero cruzado. Assim, as redes cruzadas coexistem no mesmo volume do espaço (uma retida fisicamente dentro da outra) e não podem ser dissociadas sem Na mesma época, surgiu no mercado um outro material utilizado em dentes artificiais: a resina composta microparticulada (Isosit, Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtenstein). O fabricante descreveu esse material como que ocorra a ruptura das ligações um composto de partículas de carga de químicas, o que resulta em propriedades físicas melhoradas para os materiais poliméricos. OGLE; DAVID; ORTMAN (1985) / WINKLER (1992) De acordo com a literatura fornecida pelo fabricante WHITMAN (1987), as cadeias moleculares da rede de polímeros interpenetrados não estão apenas cruzadas (como na resina acrílica convencional), mas sim multiplamente entrelaçadas. O surgimento desse material gerou um forte impacto na seleção dos dentes artificiais, caracterizando uma nova tentativa em usufruir as vantagens da resina acrílica e contribuir para o aperfeiçoamento da sua resistência ao desgaste. WINKLER, 1992 sílica vaporizada (de aproximadamente 70 nm de tamanho) fundidas ao sistema matricial da fórmula de Bowen. Esse sistema é o produto da reação de adição do Bisfenol A e glicidilmetacrilato (BIS- GMA) e constitui a matriz clássica da resina composta. WHITMAN (1987) / ABE (1997) Em seguida, outros dentes compósitos com partículas de carga inorgânica foram posteriormente lançados no mercado. As cargas inorgânicas dos dentes compósitos são submetidas a silanização para melhorar a adesão destas partículas à matriz do material dentário. (HIRANO, 1998) De acordo com os fabricantes, são adicionados, ainda, pigmentos de cor e de

9 fluorescência para a caracterização estética dos dentes artificiais. Além disso, outro fator importante para a obtenção dos requisitos estéticos é a prensagem dos dentes em múltiplas camadas objetivando a caracterização interna. A aplicação de camadas de diferentes espessuras e níveis de transparências, permite a reprodução de sombras incisais, caracterizações do ligação cruzada para aumentar a resistência à fratura. Atualmente, a composição química elementar da maioria dos modelos de dentes produzidos pelos diferentes fabricantes é praticamente a mesma, consistindo de polimetilmetacrilato com ligação cruzada ( crossed linking ). Os dentes de resina esmalte incisal, opalescência variável acrílica convencional apresentam esta entre tonalidades azul/amarelo e a criação de efeitos especiais de reflexão e refração da luz. Segundo CRAIG; O BRIEN; POWERS (1988) a porção gengival ou o corpo dos dentes de plástico é constituída de materiais que não são de ligações cruzadas ou são levemente de ligação cruzada, uma vez que o polímero sem ligação cruzada liga-se melhor aos materiais para base de dentaduras. Ainda segundo os autores, a porção coronária dos dentes é construída de polímeros com composição estrutural básica. Porém, o aperfeiçoamento do processo de polimerização da resina acrílica gerou os dentes de resina acrílica melhorada, a partir da utilização de artifícios como o aumento do peso molecular, uso da malha polimérica interpenetrada OGLE; DAVID; ORTMAN (1985) / WINKLER (1992) / OGLE; DAVID; ORTMAN (1985) / WHITMAN (1987) / ABE (1997), uso de co-polímeros CRAIG; O BRIEN; POWERS (1988) / SKINNER (1993) / O BRIEN (1997) / ANUSAVICE (1998) / COMBE, E.C.;

10 BURKE, F.J.T.; DOUGLAS, W.H. (1999) e adição de cargas minerais HIRANO (1998). Assim, inúmeras variáveis relacionadas com o controle do processo de polimerização desse material podem influenciar sobremaneira a qualidade final e gerar dentes artificiais com propriedades físicas diferenciadas. Por fim, existem ainda os dentes artificiais de resina composta com partículas de carga inorgânica e os dentes de porcelana, que são atualmente pouco utilizados. A classificação mais simples dos dentes artificiais atuais refere-se às marcas comerciais de baixo custo compostas por cadeias poliméricas de metacrilato de metila de baixo peso molecular (cadeias poliméricas de pequena extensão) unidas quimicamente entre si através de ligações cruzadas covalentes simples ( crossed linking ), sem o usufruto de nenhuma variante de polimerização. Estes dentes pertencem ao grupo composto pela chamada resina acrílica convencional. Apesar da simplicidade na formulação química, esses dentes apresentam características de insolubilidade e relativa resistência ao desgaste. Os modelos Trubyte Biotone (Dentsply Indústria e Comércio Ltda, Petrópolis - RJ), VIPI Dent Plus (Dental Vipi Ltda. Ind. Com. Imp. e Exp. de Produtos Odontológicos, Pirassununga - SP) e Ivostar/Gnathostar (Ivoclar Vivadent Ltda, Liechtenstein) enquadram-se nessa classificação. A segunda classificação de dentes artificiais refere-se aos dentes de alto custo compostos por cadeias poliméricas de metacrilato de metila de peso molecular alto, reticuladas entre si através de ligações cruzadas ( crossed linking ). Os modelos Vivodent (Ivoclar Vivadent Ltda, Liechtenstein) e SR- Orthotyp (Ivoclar Vivadent Ltda, Liechtenstein) encontram-se nessa classificação. Com o aumento do peso

11 molecular, obtém-se a melhoria das propriedades físicas da resina acrílica. A terceira classificação de dentes artificiais refere-se aos dentes de custo moderado compostos por cadeias poliméricas de metacrilato de metila de peso molecular alto, reticuladas entre si através de ligações cruzadas ( crossed linking ) e com acréscimo de carga de micropartículas de sílica. O modelo Myerson (Myerson) encontra-se nessa classificação. A quarta classificação dos dentes artificiais refere-se aos modelos comerciais que apresentam cadeias poliméricas de metacrilato de metila de alto peso molecular, reticuladas entre si através de ligações cruzadas ( crossed linking ) e cruzadas no interior de uma outra rede tridimensional ocupada por um segundo polímero cruzado (resina IPN). Com o aumento do peso molecular das cadeias poliméricas lineares, cresce proporcionalmente a possibilidade de formação de mais ligações cruzadas (fenômeno nomeado pelos fabricantes de dupla ligação cruzada ). Vale lembrar que a nomenclatura dupla ligação cruzada é um termo puramente descritivo e não faz menção ao número exato ou ao tipo de ligações químicas covalentes presentes na estrutura polimérica, referindo-se apenas à maior quantidade de ligações cruzadas no interior do material. Os dois sistemas ( dupla ligação cruzada e rede polimérica interpenetrada) coexistem nesses dentes e geram polímeros com cadeias poliméricas individuais inseparáveis, assegurando insolubilidade e resistência ainda maiores a esses materiais. O processo de fabricação dessas resinas melhoradas é mais demorado e exige tecnologias mais caras, o que torna a matéria prima e o produto (dente) mais caro. Os modelos Biotone IPN (Dentsply Indústria e Comércio Ltda, Petrópolis - RJ), Artiplus

12 (Dentsply Indústria e Comércio Ltda, Petrópolis - RJ), Biolux (Dental Vipi Ltda. Ind. Com. Imp. e Exp. de Produtos Odontológicos, Pirassununga - SP), Trilux (Ruthibras Imp. Exp. e Com. de Prod. Odontológicos) e Antaris/Postaris (Ivoclar Vivadent Ltda, Liechtenstein) enquadram-se nessa classificação. Vale lembrar que o fabricante dos dentes Biotone IPN Vita e Artiplus (Dentsply Indústria e Comércio Ltda, Petrópolis - RJ) assegura o acréscimo de micropartículas de carga de sílica à constituição dos mesmos. O matricial da fórmula de Bowen (Bis- GMA: Bisfenol-A-diglicidil dimetacrilato e UDMA - Uretanodiol dimetacrilato). Os dentes compósitos são os de custo mais elevado existentes atualmente no mercado. (ABE, 1997) Os modelos que se encaixam nessa classificação são SR- Orthosit (Ivoclar Vivadent Ltda, Liechtenstein) e Vita Vitapan. Evidentemente existem outros detalhes referentes à composição química dos diversos modelos de dentes artificiais, como a presença de co-polímeros específicos, que não são revelados pela custo destes modelos é usualmente indústria odontológica e que impedem a moderado, excetuando-se os dentes plena compreensão do assunto. Antaris/Postaris (Ivoclar Vivadent Ltda, Liechtenstein), que são de alto custo. Por fim, existe a classificação dos dentes artificiais de resina composta microparticulada referentes aos dentes constituídos de partículas de carga de sílica vaporizada fundidas ao sistema