DESENVOLVIMENTO DE UM COMPÓSITO ODONTOLÓGICO BACTERICIDA CARREGADO COM NANOPARTÍCULAS CERÂMICAS

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1 DESENVOLVIMENTO DE UM COMPÓSITO ODONTOLÓGICO BACTERICIDA CARREGADO COM NANOPARTÍCULAS CERÂMICAS M. O. C. Moura 1, A. B. B. Chaar 1, C. A. M. Volpato 1, F. Bondioli 2, M. C. Fredel 1 End.: Servidão Corintians, 97 apto. 503, , Florianópolis, SC, Brasil marcela.dcmo@hotmail.com 1 Universidade Federal de Santa Catarina, SC, Brasil 2 Università degli studi di Modena e Reggio Emilia, Modena, Itália RESUMO O presente trabalho trata do desenvolvimento e caracterização de um compósito odontológico com propriedades bactericida como uma alternativa aos compósitos utilizados atualmente com características funcionais adicional. Este compósito é constituído por uma matriz polimérica de Bis-GMA e TEGDMA, carregada com nanopartículas de hidroxiapatita ou zircônia e vidro dopado com prata sintetizado via sol-gel, este a fim de conferir caráter bactericida ao compósito. Os materiais, após misturados, foram fotopolimerizados, simulando condições de processamento da área odontológica para, posteriormente, serem testados do ponto de vista mecânico, físico e biológico. Os resultados preliminares indicaram uma adição mínima necessária de vidro de 10% para garantir eficácia superior a 97% na eliminação das colônias de bactérias. Variou-se as concentrações de 10 a 60% de carga cerâmica, essa carga adicionada ao compósito tem como objetivo conferir maior tempo de vida para a restauração atingindo o valor de melhor resistência mecânica com 10% de carga cerâmica. Palavras-chave: Biomateriais, compósito odontológico, nanoparticulas, bactericida. INTRODUÇÃO Dentre classe de biomateriais, os compósitos tem se destacado, em especial, no ramo odontológico, de forma associada ao desenvolvimento de alternativas que atendem à busca de estética e melhor qualidade de vida. Neste contexto, vem se desenvolvendo vários estudos para disponibilizar resinas dentárias com melhor estética bucal, fácil manuseio e elevada resistência mecânica. Em muitos casos, visa-se também a introdução de algum agente que impeça a proliferação de bactérias, como por exemplo, a Streptococcus mutans, principal bactéria causadora da cárie. 2553

2 A introdução de partículas cerâmicas de dimensões nanométricas como carga em resinas, foi estudada pelo seu potencial considerando o acabamento superficial, a resistência mecânica e a estabilidade de cor quando comparadas com as partículas tradicionais de tamanho micrométrico, dando a possibilidade de obter materiais mais leves, resistentes e que apresentem melhor comportamento e melhor resistência ao desgaste. MATERIAIS E MÉTODOS Este biomaterial é constituído por uma matriz polimérica de Bis-GMA e TEGDMA, carregada com nanopartículas de hidroxiapatita ou zircônia sintetizadas, respectivamente, via precipitação e hidrotermal (Università degli studi di Modena e Reggio Emilia, Itália). Os polímeros utilizados foram o Bisfenol A-glicidil metacrilato (BIS-GMA) e o Trietilenoglicoldimetacrilato (TEGDMA) ( 1 ). Como agente bactericida, utilizou-se o vidro dopado com prata Ag-SiO 2, sintetizado via rota sol-gel ( 3 e 5 ). Inicialmente, realizou-se o processo de desaglomeração dos nanopós cerâmicos. Para isso, utilizou-se a proporção de 10 ml de álcool isopropílico para cada grama de nanopó cerâmico. Em uma etapa posterior, submeteu-se a solução de hidroxiapatita e zircônia, separadamente, a um banho ultrassônico, seguido de secagem em estufa para a completa evaporação do álcool e, por fim, moagem por 10 minutos em um moinho de alta energia. Os constituintes do compósito foram misturados e fotopolimerizados, simulando condições de processamento da área odontológica. A fotopolimerização do compósito foi ativada pela adição dos iniciadores fotopolimerizáveis dimetil-aminoetil metacrilato (DMAEMA) e canforquinona ( 1 ). Posteriormente, as amostras de compósitos foram testadas do ponto de vista mecânico, físico e biológico. Em uma primeira etapa, realizou-se ensaio de contato com colônias da principal bactéria causadora da cárie Streptococcus mutans. Na segunda etapa, testou-se via ensaio de flexão de três pontos, amostras do compósito com diferentes concentrações de hidroxiapatita e zircônia, separadamente, imersas na matriz polimérica. Por último, incorporou-se o vidro dopado com prata sintetizado via sol-gel à matriz polimérica, já contendo a concentração ideal de nanopós cerâmicos e realizou-se ensaio de contato do compósito completo (com carga cerâmica e vidro), repetindo-se este ensaio após a termociclagem das amostras. O ensaio de 2554

3 termociclagem consiste em submergir as amostras em água destilada, sofrendo banhos alternados de 60 segundos à temperatura de 5±1 C e 55±1 C ( 4 ). Figura 1 Representação do processamento do compósito. RESULTADOS E DISCUSSÃO Definiu-se com a realização do ensaio de contato a concentração mínima viável de AgSiO 2, entre valores de 5, 10 e 60% em massa, de modo a conferir ao compósito eficiência na eliminação das bactérias. Tabela 1 Morte bacteriana do Streptococcus mutans após 24h. Eliminação das Compósito bactérias (%) Bis-GMA (60% de vidro) 100% Bis-GMA (10% de vidro) 97,53% Bis-GMA (5% de vidro) 49,86% 2555

4 Como pode ser observado na tabela 1, a eficácia do material em eliminar as bactérias foi elevada com diferentes concentrações do vidro biocida, no entanto, com 5% já ocorre sobrevida de um número significativo de bactérias. Com esses resultados pode-se estipular que a quantidade mínima de vidro que garante mais de 90% de eficácia é de 10% do material, mantendo-as próximo às exigências da ADA (American Dental Association), porém preconizando funcionalidade e maior tempo de vida em uso. ( 2 ) Foram realizados ensaios de flexão para definir a melhor concentração de carga de reforço nas concentrações de 10 a 60% de hidroxiapatita e zircônia, separadamente, em matriz polimérica (tabelas 2 e 3). Tabela 2: Resistência flexural das amostras com adição de zircônia. Composição Média (MPa) ZR10 55,34 ZR20 40,58 ZR30 27,00 ZR40 34,03 ZR50 26,70 ZR60 22,13 Tabela 3: Resistência flexural das amostras com adição de hidroxiapatita. Composição Média (MPa) HA10 58,88 HA20 41,33 HA30 33,19 HA40 40,58 HA50 18,75 HA60 26,44 De acordo com os resultados do ensaio de flexão de três pontos, percebeu-se que a única concentração de carga cerâmica, tanto para a hidroxiapatita como para a zircônia, que propiciou uma resistência flexural dentro das normas, foi a de 10%. O 2556

5 ocorrido deve-se, muito possivelmente, ao fenômeno de aglomeração das nanopartículas, mais pronunciado à medida que se aumentou o seu percentual em massa. Tabela 4 Atividade antimicrobiana das amostras contendo vidro. Compósito Morte bacteriana (%) 10% HA e 10% vidro 95,0 10% ZrO 2 e 10% vidro 100,0 O ensaio de contagem de células viáveis com amostras de carga cerâmica continua exibindo alta eficiência de 10% de vidro dopado com prata contra a principal bactéria da cárie. Comprova-se, também, a eficácia do vidro dopado com prata mesmo após o ensaio de termociclagem (tabela 5) Tabela 5 Atividade antimicrobiana das amostras com vidro pós-termociclagem Compósito Morte bacteriana (%) 10% HA e 10% vidro 100,0 10% ZrO 2 e 10% vidro 99,6 Foi realizada análise por microscopia eletrônica de varredura a fim de se observar a aglomeração e dispersão dos materiais cerâmicos na matriz, o que pode ser observado nas micrografias abaixo: Figuras 2 e 3 - Imagens do compósito de zircônia (10%) com vidro (10%) hidroxiapatita (10%) com vidro (10%), respectivamente. e Pode-se observar pelas micrografias que as partículas ainda apresentam aglomeração, mas que estavam distribuídas de forma homogênea pela matriz. 2557

6 CONCLUSÕES O trabalho alcançou êxito quanto às propriedades bactericidas do material; todavia, deve-se continuar a pesquisa com foco na obtenção de um compósito com maior durabilidade (maior concentração possível de carga cerâmica), através de novas rotas de síntese de nanopartículas cerâmicas, a fim de que os produtos tenham uma morfologia e cristalinidade que evitem eficientemente o fenômeno de aglomeração. Visa-se unir a esta, uma resistência mecânica superior às disponíveis comercialmente e que reúna uma melhor estética de restauração proveniente do uso das nanopartículas, ampliando o uso em diferentes regiões da boca. AGRADECIMENTOS Ao CNPq pelo auxílio financeiro do projeto e aos laboratórios da Universidade Federal de Santa Catarina: Grupo de Magnetismo e Materiais Magnéticos (MAGMA), Lab. de Caracterização Microestrutural (LCM), Lab. Central de Microscopia Eletrônica (LCME) e Lab. de Conformação Mecânica (LabConf). Em especial, a Prof. Dra. Elza e ao Prof. Dr. Artur Smânia do Lab. de Antibióticos do Centro de Ciências Biológicas e do Depto. de Odontologia/UFSC, pela valiosa contribuição. REFERÊNCIAS 1. FRANKE, M. DESENVOLVIMENTO DE UM COMPÓSITO DE BIS- GMA/TEGDMA E VIDRO DE SÍLICA DOPADO COM PRATA COMO MATERIAL DE RESTAURAÇÃO DENTAL COM PROPRIEDADES ANTIBACTERIANAS f. Tese (Doutorado em Engenharia de Materiais - PgMat) Departamento de Engenharia Mecânica, Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, ASTM. Standard terminology of high modulus reinforcing fibers and their composites. D c

7 3. MILANEZ, K. W. Obtenção de materiais biocidas via processo sol-gel f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) Departamento de Engenharia Química e Engenharia de Alimentos, Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, PINTO JRR, MESQUITA MF, HENRIQUES GEP, NÓBILO MAA. Effect of thermocycling on bond strength and elasticity or 4 long-term soft denture liners. J Prosthet Dent. 2002; 8: STRAWBRIDGE, I, JAMES, P. F. Glass formation from gels: High performance glasses. In: High Performance Glasses, Cable, M., Ed. Blackie; Glasgow, DEVELOPMENT OF AN ODONTOLOGICAL AND BACTERICIDAL COMPOSITE FILLED WITH CERAMIC NANOPARTICLES ABSTRACT In this work to develop and characterize a dental composite with bactericidal properties. This composite is to act in the field of dental restoration as an alternative to those used, improving performance and durability. This composite is constituted by a polymer matrix of Bis-GMA and TEGDMA doped with silver glass synthesized by sol-gel and filled with nanoparticles of hydroxyapatite or zirconia. The mixture of polymer, ceramics and glass, was homogenized and polymerized simulating the odontological process conditions and after mechanical, physical and biologically tested. The first results indicated that an addiction of 10% from de bioglass was responsible for the elimination of more than 97% of the bacterias. An ideal concentration of nanoparticles has been defined based on 3-points flexural from 10 to 60% of HAp or ZrO 2. The results of the analysis have shown an optimum concentration of bioglass and ceramics of 10%.. Key-words: Biomaterials, odontological composites, nanoparticles, bactericidal. 2559