UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ Centro de Ciências da Saúde Departamento de Odontologia EMANUELLE DE CARLI

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1 UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ Centro de Ciências da Saúde Departamento de Odontologia EMANUELLE DE CARLI RESTAURAÇÕES CERÂMICAS DE ZIRCÔNIO: UMA REVISÃO MARINGÁ 2006

2 2 EMANUELLE DE CARLI RESTAURAÇÕES CERÂMICAS DE ZIRCÔNIO: UMA REVISÃO Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Universidade Estadual de Maringá, como parte dos requisitos para obtenção do título de Especialista em Prótese Dentária. Orientador: Prof. Dr. João Carlos Gomes MARINGÁ 2006

3 3 Dedico este trabalho Aos meus pais, Néri e Edite, ao meu irmão, Thiago, ao meu namorado Flavio, pela oportunidade, incentivo, carinho e amor.

4 4 AGRADECIMENTOS Ao professor Sidney Kina, meus sinceros agradecimentos, não apenas pela orientação demonstrada neste trabalho, mas pelo incentivo, otimismo e amizade demonstrados nesses anos de convivência. Ao professor João Carlos Gomes, pela orientação deste trabalho. Ao professor Hércules Almilhatti, pela amizade e pelos conhecimentos transmitidos. Aos meus colegas, pela amizade nesses anos de convivência. Aos funcionários da Universidade Estadual de Maringá, em especial Vera e Maria, pela paciência e atenção. Aos pacientes, meu afeto e minha eterna gratidão.

5 5 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO REVISÃO DE LITERATURA Evolução da composição das cerâmicas dentárias Zircônio Zircônio nas cerâmicas dentárias CONCLUSÃO REFERÊNCIAS... 17

6 6 Revisão de Literatura Restaurações cerâmicas de Zircônio: Uma Revisão. Resumo As cerâmicas odontológicas têm se desenvolvido muito no intuito de atender a demanda por materiais mais estéticos (livres de metal) e resistentes. O objetivo desta revisão foi expor os diversos sistemas cerâmicos atuais livres de metal, principalmente aqueles baseados em óxidos de zircônio, enfatizando suas indicações, vantagens e limitações. Constatou-se que as cerâmicas de óxidos de zircônio possuem propriedades estéticas, físicas e mecânicas interessantes e que, portanto, podem substituir as restaurações metalo-cerâmicas com alguns cuidados, respeitando as limitações do sistema. Ainda pudemos observar que os sistemas de zircônio são mais resistentes que quaisquer outros livres de metal disponíveis no mercado. Palavras-chave: cerâmicas, zircônio, próteses parciais fixas. 1 Introdução Podemos observar na odontologia uma evolução da demanda por procedimentos estéticos. Isto deve-se a inserção das pessoas em uma sociedade extremamente competitiva, onde a aparência tem uma importância significativa de aceitação e auto-estima (Conceição, 2005). Os pacientes começam a ter consciência de que é possível devolver ao sorriso não apenas as características da dentição natural, mas também torná-lo mais harmonioso e belo e, de meros receptores, passaram a ser parte ativa durante toda definição do plano de tratamento.

7 7 A pesquisa odontológica contínua e o avanço tecnológico intenso na área dos materiais dentários foram responsáveis e facilitadores deste processo de mudança (Gomes, 2004). As cerâmicas dentárias, com uma série de características intrínsecas desejáveis, apresentam-se como um dos principais materiais na ciência e arte da reconstrução dentária (Kina, 2005). A cerâmica odontológica pode ser considerada uma arte que foi desenvolvida ao longo dos anos por meio de treinamentos e experiências. Sua história tem cerca de 200 anos e iniciou no século XVIII, quando foi empregada inicialmente para a confecção de próteses totais e de dentes para reproduzir a cor e a translucidez dos elementos naturais (Conceição, 2005). Na virada do século XIX para o XX, houve um grande entusiasmo pela confecção de restaurações cerâmicas. Isso ocorreu pelo fato de a cerâmica feldspática, a única existente na época, apresentar características desejáveis como substituta dos dentes naturais, como translucidez, estabilidade química, coeficiente de expansão térmica próximo ao da estrutura dentária, baixa condutividade térmica, compatibilidade biológica e alta resistência à compressão. Contudo, a cerâmica feldspática apresenta algumas desvantagens como friabilidade e alta resistência à abrasão que limitaram seu emprego na época. Além disso, os cimentos usados antes do advento da odontologia adesiva eram friáveis, altamente solúveis e influíam na cor e estética das cerâmicas. Somado a isso, o elevado índice de fraturas restringiu o uso da cerâmica feldspática em locais de baixas tensões, limitando seu emprego. Mais tarde, com o surgimento das restaurações metalocerâmicas, a cerâmica feldspática passou a ser amplamente utilizada, tanto na confecção de restaurações unitárias como em próteses fixas de vários elementos (Conceição, 2005). Apesar da casuística e do sucesso das restaurações metalocerâmicas, a odontologia sempre buscou substituir materiais metálicos, principalmente em função de resultados estéticos. A confecção de restaurações em cerâmica livre de metal tornou-se possível graças ao surgimento da odontologia adesiva e de cerâmicas reforçadas, que apresentam resistência superior à feldspática, possibilitando a confecção de elementos unitários, assim como de próteses fixas, dependendo do sistema cerâmico. Portanto, a tecnologia das cerâmicas odontológicas tem se desenvolvido rapidamente no campo das

8 8 pesquisas, visando associar a redução da contração de sinterização e o aumento da resistência com a manutenção das propriedades óticas e estéticas (Conceição, 2005). 2- Revisão da Literatura 2.1 Evolução da composição das cerâmicas dentárias A cerâmica odontológica é composta por uma cadeia básica de sílica-oxigênio (SiO2) como matriz formadora, à qual são adicionados vários elementos modificadores como óxido de potássio (K2O), óxido de sódio (Na2O), óxido de alumínio (Al2O3) e óxido de boro (B2O3), além de pigmentos, que reproduzem a cor dos dentes (Gomes, 2004). Obtida por meio da fusão destes óxidos em alta temperatura, constituem uma estrutura complexa, com núcleos cristalinos não incorporados à matriz vítrea formada, que atuam como arcabouço de reforço, tornando-as muito mais resistentes que os vidros comuns (Kina, 2005). A fase vítrea é responsável basicamente pela translucidez do material e a cristalina confere resistência (Conceição, 2005). Com o aperfeiçoamento do material, novos componentes foram adicionados à porcelana convencional para melhorar suas propriedades mecânicas. Estas alterações permitiram que as porcelanas prescindissem da associação ao metal, dando origem às próteses metal-free (Gomes, 2004). Surgiram então as cerâmicas reforçadas, que se caracterizam, basicamente, por acrescentar uma maior quantidade de fase cristalina em relação à cerâmica feldspática convencional. Diversos cristais têm sido empregados, como a alumina, a leucita, o dissilicato de lítio e a zircônia, os quais atuam como bloqueadores da propagação de fendas quando a cerâmica é submetida a tensões de tração, aumentando a resistência do material (Conceição, 2005). A primeira cerâmica odontológica reforçada pelo aumento da fase cristalina foi a cerâmica aluminizada desenvolvida por McLean e Hughes em A composição é semelhante à da cerâmica feldspática, porém com a incorporação de 40% em peso de alumina à fase vítrea, o que resultou no aumento da resistência à flexão de 120 a 140 MPa (Megapascal), sendo duas vezes mais resistente que a cerâmica feldspática convencional. A

9 9 alumina diminui a translucidez da cerâmica de forma significativa, por isso ela é geralmente empregada como infra-estrutura com 0,5 a 1 mm de espessura em substituição ao metal. Indicada para coroas totais, inlays e onlays (McLean e Hughes, 1965). Atualmente poucos ceramistas as têm utilizado. Outra classe entre as cerâmicas modificadas é representada pela cerâmica infiltrada de vidro. Essa cerâmica é utilizada como material de infra-estrutura e combina os processos de sinterização e infiltração de um vidro, sendo aplicada uma cerâmica feldspática de cobertura que apresenta um coeficiente de expansão térmica compatível com a cerâmica de infra-estrutura. Exemplos de cerâmicas infiltradas de vidro são In-Ceram Alumina (Vita), In-Ceram Zircônia (Vita) e In-Ceram Spinell (Vita) (Conceição, 2005). O sistema In-Ceram Alumina foi desenvolvido na França em A infraestrutura obtida fornece resistência à flexão em média de 400MPa, sendo indicado para a confecção de coroas totais anteriores e posteriores e próteses fixas de três elementos para a região anterior até pré-molar. A alta percentagem de alumina (85% em volume) torna a infra-estrutura opaca (Conceição, 2005). O sistema In-Ceram Spinell utiliza uma mistura de alumina e magnésia, o que torna a infra-estrutura mais translúcida e com resistência à flexão 25% menor em relação à In-Ceram Alumina. Portanto, é indicado para coroas totais anteriores, inlays e onlays em situações em que se deseja uma maior translucidez da estrutura. Em 1993 foi descrito o sistema cerâmico Procera Allceram (Nobel Biocare), o qual consiste na obtenção de uma infra-estrutura com 99,5% de alumina, que fornece resistência à flexão em média de 650 MPa. Essa cerâmica de infra-estrutura é coberta pela cerâmica feldspática de baixa fusão AllCeram, tendo indicação para a confecção de coroas totais anteriores e posteriores, próteses fixas de três elementos para a região anterior e posterior e laminados (Conceição, 2005). Há ainda outra classe de cerâmica reforçada representada pela cerâmica de vidro ceramizado. Esse grupo caracteriza-se pelo fato de a fase cristalina ser obtida a partir de um vidro por meio do processo de cristalização controlada, também conhecido como ceramização. Nesse processo, formam-se núcleos de cristalização, obtendo-se um grande

10 10 número de pequenos cristais uniformemente distribuídos em uma fase vítrea. Exemplos desse tipo de cerâmica disponíveis atualmente são o IPS Empress (Ivoclar) e o IPS Empress 2 (Ivoclar) (Conceição, 2005). O sistema IPS Empress foi desenvolvido em 1983 e também é conhecido como cerâmica prensada. Emprega a técnica da cera perdida. Contém 30 a 40% em volume de cristais de leucita que reforçam a matriz vítrea, tendo resistência à flexão de 110 a 130 MPa. É indicado para a confecção de laminados, inlays, onlays, coroas totais anteriores; a cerâmica é fornecida na forma de lingotes em diferentes cores (Conceição, 2005). O sistema IPS Empress 2 consiste em duas cerâmicas de vidro ceramizado: a)uma para infra-estrutura que contém 60% de cristais de dissilicato de lítio como principal fase cristalina e uma segunda fase composta por pequenos cristais de ortofosfato de lítio; b)uma cerâmica de cobertura que contém cristais de flourapatita. A cerâmica da infraestrutura apresenta resistência à flexão de 350 a 400 MPa, sendo indicada para a confecção de coroas totais anteriores e posteriores e próteses fixas de três elementos até a região do segundo pré-molar, servindo esse como pilar (Conceição, 2005). 2.2 Zircônio Do árabe zargun que significa cor de ouro, o zircônio é um metal azul escuro, refratário, com elevada resistência à tração, alta dureza e resistente à corrosão. É um metal de transição e pertence ao grupo 4 da tabela periódica. Embora formas de zircônio fossem conhecidas desde os tempos bíblicos, o químico alemão Klaproth só isolou o óxido do elemento zircônio em 1789 de um material originário do Ceylão. O químico Werner chamou-o de Zircon (sílex circonius) e Klaproth, de Zirkonertz (zircônia) ( Os campos de utilização do zircônio são em reatores nucleares, lâmpadas para flash fotográfico, tubos à vácuo, na indústria química onde agentes corrosivos são aplicados, vidros e cerâmicas. Ainda é bastante tolerado pelos tecidos humanos, por isso pode ser usado para a fabricação de articulações artificiais. Alguns de seus sais são empregados para a fabricação de antitranspirantes. DiTolla (2002) cita que o zircônio é também usado em implantes ortopédicos e atualmente o material de escolha para o uso de substituição do quadril.

11 11 O zircônio não é encontrado na natureza como metal livre, porém formando numerosos minerais. A principal fonte de zircônio é proveniente do zircão (silicato de zircônio, ZrSiO4), que se encontra em depósitos na Austrália, Brasil, Índia, Rússia e Estados Unidos ( 2.3 Zircônio nas cerâmicas dentárias Durante muitos anos as próteses metalo-cerâmicas foram usadas com muito sucesso em elementos unitários e próteses parciais fixas, porém não possibilitam uma reprodução semelhante à dentição natural, comprometendo assim a estética. Na tentativa de substituir o metal destas restaurações, muitas cerâmicas reforçadas têm sido desenvolvidas e testadas. Devido às suas propriedades mecânicas e estéticas com eficiência comprovada na área industrial, o óxido de zircônio tem emergido na indústria dental (Suttor, 2004). As cerâmicas de zircônio apresentam ótimas propriedades, biocompatibilidade, resistência flexural e dureza, apresentando-se desta maneira, uma possível alternativa para restaurações metalo-cerâmicas. (Blatz, 2004). As cerâmicas de zircônio são as únicas que exibem uma propriedade física chamada dureza transformacional (transformational toughening). Através do uso de aditivos, como o óxido ítrio, o zircônio pode ser feito em uma estrutura de cristal tetragonal à temperatura ambiente. Quando uma fonte de energia externa, como o stress na ponta de uma rachadura, é aplicada ao material, leva a uma instantânea transformação para iniciar uma estrutura de cristal monoclínica. Esta forma monoclínica de cristal zircônio é cerca de 4% maior em volume que a forma tetragonal. No topo microscópico da rachadura, esta expansão na transformação age como grampo no isolamento da rachadura, então resistindo à propagação da rachadura. Este processo de resistência ativa do crescimento da rachadura é de maior importância em situações de fadiga, como aqueles causados por forças de mastigação sobre a restauração (McLaren, 1998; McLaren e White, 1999; Giordano, 2000; Kugel, Perry e Aboushala, 2003; Raigradski, 2004; Suttor, 2004; DiTolla, 2005). Há sistemas diversos reforçados com zircônio disponíveis no mercado e entre eles existem diferenças quanto à composição e fabricação criando diferenças significativas nas propriedades físicas e ópticas. Cuidados devem ser tomados na seleção do sistema zircônio para assegurar a ótima combinação com a aplicação clínica desejada (Blatz, 2004).

12 12 Algumas cerâmicas de zircônio apresentam uma resistência de 900 MPa, enquanto outros exibem valores de resistência de 1100 MPa. A aparente transluscência é muito importante, algumas zircônias exibem um brilho branco, um tanto opaco enquanto outras não (Suttor, 2004). O Sistema Procera AllZirconia (Nobel Biocare) contém alto conteúdo de zircônio, tendo resistência à flexão de 900 MPa. É indicada para confecção de infraestrutura para coroas anteriores e posteriores, sendo aplicada uma cerâmica feldspática de cobertura com coeficiente de expansão térmica compatível (Conceição, 2005). O sistema Cercon Zircônia (Dentsply-Degussa) é uma cerâmica recentemente desenvolvida que contém somente zircônia (ZrO2) na composição, tendo resistência à flexão de 900 MPa. É indicada para a confecção de copings para coroa total anterior e posterior e infra-estrutura de próteses parciais fixas de três e quatro elementos para a região anterior e posterior. O material é fornecido na forma de blocos cerâmicos pré-sinterizados em três tamanhos (Conceição, 2005). A espessura típica do coping deste sistema é de 0,4 mm, dando ao técnico a porção máxima de espaço para devolver a estética da restauração (DiTolla, 2002). O sistema In-Ceram Zircônia (Vita) utiliza uma mistura de zircônio (20%) e alumina (67%), sendo aproximadamente 20% mais resistente que a In-Ceram Alumina. A resistência à flexão de 750 MPa permite a confecção de coroas totais posteriores e próteses fixas de três elementos, incluindo áreas posteriores sobre dentes naturais ou implantes (Conceição, 2005). O sistema Lava (3M Espe) tem resistência à flexão de 1100 MPa, sendo indicado para coroas unitárias e próteses parciais fixas de 3 e 4 elementos (Suttor,2004). Raigrodski (2004) citou as vantagens das cerâmicas de zircônio: a) o sistema Lava é relativamente transluzente e tem a capacidade de mascarar, permitindo o sucesso da cobertura do núcleo metálico ou dente descorado. Uma vez fundido, este pode ser corado em 7 tonalidades antes da sinterizaçãp final; b) a linha de término pode ser posicionada na margem gengival livre ou levemente abaixo sem comprometer o resultado estético. Isto reduz a possibilidade de doença periodontal iatrogênica;

13 13 c) sistemas totalo-cerâmicos apresentam reduzida condutividade térmica, resultando em menos sensibilidade térmica e potencial irritação pulpar; d) o zircônio é altamente biocompatível. Os achados de recentes estudos também demonstraram que menos bactérias se acumulam ao redor do zircônio que ao titânio; e) copings de zircônio com radiopacidade igual ao metal aumentam a avaliação radiográfica da restauração em termos de integridade marginal, remoção de excesso de cimento e cárie secundária; f) como resultado das propriedades físicas e mecânicas da subestrutura baseada em zircônio, esta requer uma área conectora relativamente pequena, comparada com seus predecessores, variando entre 7 e 16 mm2; g) resistência corrosiva. Raigrodski (2004) citou ainda algumas limitações no uso das cerâmicas de zircônio: a)mordida profunda anterior porque diminui espaço interoclusal, logo conector deverá ser diminuído também; b) dente antagonista extruído, também por espaço interoclusal ficar diminuído; c) dente pilar com coroa curta ou mobilidade; d) pacientes com bruxismo; e) estas cerâmicas não podem ser seccionadas e soldadas como os sistemas metalo-cerâmicos, necessitando de uma nova moldagem; f) falta de dados clínicos a longo prazo do sucesso destas restaurações. McLaren e White (1999) salientaram a importância de um cuidadoso planejamento para as próteses cerâmicas de zircônio e recomendaram específicos requisitos para os preparos dos elementos dentais que incluem adequada redução, ombros marginais definidos, ângulos internos arredondados e caixas proximais nas faces próximas ao espaço protético (para possibilitar um aumento na espessura do conector). A redução axial deve ser de, no mínimo, 1mm e 1,5mm em regiões estéticas. A redução oclusal mínima de 1,5mm é necessária, embora 2mm são geralmente mais ideais. Os desenhos das restaurações cerâmicas devem ser planejados de forma a evitar alterações abruptas, na forma ou espessura, que podem atuar como fatores de concentrações de tensões, tornado a restauração susceptível à falha (Silva, 2004). É essencial o uso de

14 14 cerâmicas baseadas em zircônio somente em dimensões ideais que podem ser mantidas para o desenho da subestrutura da prótese. Os conectores da subestrutura poderiam ter um mínimo de 4mm oclusogengivalmente e 5mm se for o primeiro molar. Já a dimensão bucolingual poderia ser de 4mm na região de molar e 3mm na região de pré-molar para permitir a resistência adequada. A dimensão do coping em áreas de baixo stress de dentes posteriores pode ser delgada a 0,5mm de espessura, enquanto as áreas oclusal e lingual são mais espessas que 0,7mm (McLaren e White, 1999). Devido à resistência inerente das cerâmicas baseadas em zircônio, cimentos convencionais podem ser utilizados (McLaren e White, 1999). Ainda alguns estudos sugerem que estas restaurações podem ser cimentadas com agentes condicionadores convencionais, preferivelmente ionômeros de vidros ou cimentos ionoméricos modificados. Agentes condicionantes e/ou cimentos de compósito de resina devem formar interligações micromecânicas e verdadeiras ligações químicas. Para a cerâmica zircônia, cada ligação pode ser provida somente por materiais contendo monômeros adesivos. A opacidade da cerâmica zircônia sugere o uso de cimentos resinosos duais ou autopolimerizáveis com forte restabelecimento químico (Blatz, 2004). Vários pesquisadores realizaram testes com o objetivo de analisar a eficiência dos sistemas de cerâmicas de zircônio e ainda compará-los com outros sistemas livres de metal disponíveis no mercado. Suárez et al. (2004) avaliaram a performance clínica do In-Ceram Zircônia em próteses parciais fixas no setor posterior após três anos de utilização. Dezoito próteses fixas posteriores foram fabricadas com o sistema In-Ceram Zircônia, em laboratório credenciado e cimentadas em 16 pacientes entre janeiro e abril de Foram avaliados: superfície, cor, anatomia, integridade marginal e sangramento gengival. Uma das 18 próteses foi perdida devido à fratura radicular após 28 meses. Todas as próteses remanescentes foram consideradas excelentes ou aceitáveis após o período de observação. Sangramento gengival foi registrado mais freqüentemente nos retentores do que nos dentes naturais. Com este estudo, os autores concluíram que, apesar dos resultados aceitáveis a curto prazo, análises clínicas a longo prazo devem ser realizados para que o sistema possa ser recomendado como alternativa às próteses parciais fixas metalocerâmicas.

15 15 Chong et al. (2002) analisaram a resistência flexural do In-Ceram Alumina e In- Ceram Zircônia através de um estudo comparativo. Barras uniformes do material de subestrutura, assim como do material de estrutura com lâminas de porcelana foram submetidos ao teste de três pontos para análise da resistência flexural. Os dados obtidos foram analisados usando o método de Weibull. Os padrões de fratura de ambos os sistemas foram determinados usando o microscópico eletrônico de varredura. O sistema In-Ceram Zircônia apresentou resistência significativamente maior, quando comparado com o sistema In-Ceram Alumina (com e sem lâminas de porcelana). Os autores concluíram, poratanto, que o sistema In-Ceram Zircônia demonstrou maior resistência flexural que o In-Ceram Alumina. Silva (2004) avaliou, através do teste de três pontos, a resistência flexural dos sistemas IPS Empress 2 e In-Ceram Zircônia. A autora confeccionou 10 corpos de prova de cada sistema, seguindo as orientações dos fabricantes e os submeteu aos testes de resistência. Concluiu que as cerâmicas apresentaram diferentes desempenhos de resistência flexural, sendo que o sistema In-Ceram Zircônia foi capaz de resistir a maior carga aplicada quando comparada ao sistema IPS Empress 2. Podemos observar que a resistência à fratura e resistência flexural do zircônio são significativamente maiores que aquelas de alumina ou outras cerâmicas estéticas atualmente disponíveis. Estes sistemas cerâmicos de zircônio apresentam-se como uma alternativa viável às ligas metálicas em situações clínicas bem indicadas de próteses parciais fixas de três elementos com preparos totais, inclusive nas regiões de molares. É importante salientar que um diagnóstico apropriado, seleção do paciente e concepção dos requerimentos do desenho da subestrutura cerâmica são cruciais para o sucesso destas restaurações. 3 Conclusão De acordo com a literatura apresentada, observamos que as cerâmicas de zircônio possuem propriedades físicas, mecânicas e estéticas suficientes para substituírem as próteses parciais fixas metalo-cerâmicas. Este é um processo que deve ser feito tomando os

16 16 devidos cuidados, uma vez que não há estudos de longa data que comprovem o sucesso clínico das restaurações de zircônio. Com propriedades melhoradas em relação às estruturas de óxidos de alumina, parece que a tendência é que as cerâmicas de zircônio substituam as de alumina, principalmente em próteses parciais fixas posteriores, onde há a necessidade de materiais mais resistentes. August Bruguera (2005), um dos mais requisitados técnicos em prótese dentária, disse em entrevista: Eu creio que a alumina está condenada a desaparecer. A alumina quando comparada ao zircônio tem propriedades muito inferiores. Como estes sistemas com alta resistência e rigidez têm uma indicação para próteses parciais, especialmente para a região posterior, não faz sentido trabalhar com alumina.

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