Cimento Ionómero de Vidro

5.4.1 Cimentos Ionómero de Vidro

Cimentos Ionómero de Vidro (GICs) são amplamente utilizados no campo dentário como cimentos de cimentação, cimentos de base e como materiais de preenchimento em restaurações dentárias de baixa carga. Recentemente, os GICs também têm sido sugeridos para aplicações em outros campos da medicina devido à sua biocompatibilidade e à sua capacidade de ligação directa ao osso. Essas aplicações incluem ossículos artificiais do ouvido, placas substitutas ósseas para reconstrução craniofacial e cirurgia ortopédica como cimento ósseo (Gu et al., 2005).

GICs têm a capacidade inerente de aderir ao esmalte e à dentina e podem ser colocados em cavidades dentárias com preparo mínimo e sem a necessidade de um agente de ligação. Como foi mencionado anteriormente, eles são biocompatíveis e não são afetados tanto pela umidade quanto os materiais à base de resina. Além disso, o coeficiente de expansão térmica do GIC é próximo ao da estrutura dentária. Apesar de serem da cor do dente, apresentam qualidade estética inferior às resinas compostas mais contemporâneas, mas seu maior inconveniente são suas propriedades mecânicas, resistência e tenacidade. Os GICs convencionais são definidos por uma reação ácido-base entre um ácido poliacrílico e um pó de vidro aluminossilicato. A química e a formulação do vidro básico e do ácido poliacrílico afetam a reação de fixação e as propriedades dos GICs. Por exemplo, um aumento no peso molecular do ácido poliacrílico resulta em propriedades mecânicas melhoradas, mas reduz as propriedades de manuseio (Wilson et al., 1989). Além disso, quando são usadas partículas de vidro produzidas por fundição-refrigeração, são obtidas maiores resistências em compressão e flexão biaxial, e tempos de ajuste e trabalho reduzidos, em comparação com os cimentos que contêm partículas de vidro processadas por via sol-gel, mesmo que as partículas de vidro tenham a mesma composição e diferem apenas na via de processamento (Wren et al., 2009). Melhores propriedades mecânicas são alcançadas com a adição de monômeros hidrofílicos e polímeros como o HEMA ao ácido poliacrílico e ao ionômero de vidro modificado com resina, que fazem sua aparência comercial. Alguns são fotopolimerizáveis, mas isto é suplementar à reação ácido-base básica pela adição de foto-iniciadores e normalmente é necessário um passo extra de ligação da dentina e esmalte (Coutinho et al., 2009). Os GICs contêm flúor. O flúor diminui a temperatura de fusão do vidro, diminui o índice de refração do vidro dando origem a cimentos opticamente translúcidos e, acima de tudo, tem um papel inibidor da cárie. O flúor é incorporado no vidro de aluminossilicato (Griffin and Hill, 2000). De acordo com Dhondt et al. (2001) e Xu e Burgess (2003), um importante reservatório de flúor é construído na matriz de cimento durante a fixação e os GICs exibem liberação de flúor a longo prazo, embora o cimento tenha sido fixado, e pode ser parcialmente recarregado a partir de produtos fluoretados.

Parte da composição química do vidro e do ácido poliacrílico, a área de contato entre estes componentes também controla a fixação e as propriedades mecânicas do GIC. Pelo uso da nanotecnologia, várias modificações do pó de ionômero de vidro têm sido propostas, principalmente para melhorar as propriedades mecânicas do cimento. A substituição de 10% ou 20% das partículas microgranulares de vidro do pó pela mesma porcentagem de vidro nanogranular, embora as partículas nanogranulares sejam incorporadas por uma moagem posterior das partículas macrogranulares e tenham a mesma composição, afeta as propriedades físicas e mecânicas dos ionômeros de vidro. Como as nanopartículas de vidro apresentam maior reatividade, o tempo de presa do cimento torna-se mais curto e a resistência à compressão e o módulo de Young aumenta. Se as nanopartículas de vidro contêm flúor, o tempo de presa, a resistência à compressão e o módulo de Young aumentam ainda mais, mas a liberação de flúor diminui. Além disso, estes cimentos mostram uma maior redução em sua resistência à compressão por termociclagem em comparação com os cimentos microgranulares de partículas de vidro (De Caluwé et al., 2014).

Pesquisadores também testaram o efeito da adição de outras nanopartículas. A adição de 3% e 5% p/p de nanopartículas de TiO2 melhorou a resistência à fratura, a resistência à flexão e a resistência à compressão, mas uma diminuição nas propriedades mecânicas foi encontrada para ionômeros de vidro contendo 7% de TiO2. A microdureza da superfície foi comprometida pela adição de 5% e 7% p/p de nanopartículas de TiO2. O tempo de fixação, força de ligação e liberação de flúor não foram comprometidos. Além disso, a atividade antibacteriana foi melhor. Os autores supõem que as nanopartículas, devido ao seu pequeno tamanho, preenchem os espaços vazios entre as partículas grandes e atuam como pontos de ligação adicionais para o polímero poliacrílico, reforçando assim o material ionômero de vidro. Quando a percentagem de nanopartículas é aumentada em excesso, pode não haver ácido poliacrílico suficiente para se ligar ao aumento da quantidade de nanopartículas de TiO2 e assim enfraquecer a ligação interfacial entre as partículas e a matriz do ionômero (Elsaka et al., 2011). As partículas nanobiocerâmicas a uma percentagem de 5% p/p podem ser incorporadas no pó de ionómero de vidro comercial. Os cimentos com nanohidroxiapatita e fluoroapatita, adicionados de nanohidroxiapatita, exibiram maior resistência à compressão, resistência à tração diametral, resistência à flexão biaxial e maior resistência de ligação à dentina após 7 e 30 dias de armazenamento em água destilada. A resistência à desmineralização é referida como sendo melhor, mas o tempo de presa é aumentado em excesso (Moshaverinia et al., 2008). A força de ligação também é melhor pela adição de 10% de nanohidroxiapatita (Lee et al., 2010). A adição de hidroxiapatita nanocristalina com deficiência de cálcio também foi examinada. Ao aumentar a percentagem de nanopartículas (5, 10 e 15 wt%), notou-se um aumento da resistência à compressão, percentagem de libertação iónica, perda de peso e uma diminuição da microdureza superficial. O cimento resultante apresenta propriedades melhoradas para aplicações ortopédicas e ortodônticas (Goenka et al., 2012). A bioglass também é incorporada ao GIC, mas até o momento foram utilizadas micropartículas de bioglass.

Nanotecnologia visa à fabricação e ao uso de nanoméricos sintéticos e nanocluster de superfície modificada de nanopartículas de zircônia e sílica. É importante mencionar que as nanopartículas que são utilizadas em resinas compostas são inerentemente incompatíveis em solução aquosa e dão origem a formulações visualmente opacas. É necessário um tratamento diferente das nanopartículas com uma mistura de silanos que ajude a manter um ótimo equilíbrio hidrofílico/hidrofóbico (Falsafi et al., 2014). Substituição parcial de partículas de vidro fluoroaluminosilicato com fillers de vidro de superfície modificada melhoraram o polimento (Bala et al., 2012), resistência à abrasão, liberação de flúor e comportamento de recarga de GICs de resina (Mitra et al., 2011). Por outro lado, outros pesquisadores sustentam que a liberação cumulativa de flúor dos GICs modificados com resina foi menor em comparação com os GICs convencionais e modificados com resina, que eram muito semelhantes entre si, e o nanoionomizador exibe menos, mas estável, liberação de flúor (Upadhyay et al., 2013). Os GIC de nano-resinas, como o cimento de vidro convencional, interagem com a dentina e o esmalte de forma muito superficial, sem evidências de desmineralização e/ou hibridização. O intertravamento micromecânico é limitado e uma interação química desempenha o papel principal (Coutinho et al., 2009). A hidroxiapatita do dente interage com o ácido policarboxílico metacrilato do cimento formando uma ligação iônica (Falsafi et al., 2014). Infelizmente, a resistência de ligação do nanoionomer com dentina e esmalte, embora eficaz, é menos eficaz em comparação com o GIC modificado com resina de ligação (Coutinho et al., 2009). Além disso, as propriedades mecânicas dos materiais nanoionomer degradam-se com o tempo quando estão imersos em soluções (Moreau e Xu, 2010) e os nanofiltros não melhoraram a resistência à degradação do nanoionomer (de Paula et al., 2014).

Embora os GICs possuam propriedades antimicrobianas em certa medida (Herrera et al., 1999; Magalhães et al., 2012), as nanopartículas antibacterianas também são incorporadas para uma melhor ação antibacteriana. Nanopartículas antimicrobianas compostas de hexametafosfato de clorexidina em várias percentagens foram incorporadas num GIC comercial. Devido às nanopartículas, a libertação de clorexidina foi gradual e durou pelo menos 33 dias. Este período é mais longo do que outras formas de clorexidina, como o diacetato de clorexidina, que eram utilizadas no passado. A libertação de flúor não foi significativamente afectada, mas a resistência à tracção diametral diminuiu, mas não de uma forma estatística significativa. Portanto, a substituição do pó de vidro, até 20% das nanopartículas de clorexidina, é adequada e benéfica para uso clínico (Hook et al., 2014). A adição de nanopartículas de QA-PEI, incorporadas em baixa concentração (1% p/p), apresenta um forte efeito antibacteriano que dura pelo menos 1 mês. O fato de não haver zona de inibição no teste de difusão do ágar, embora o teste de contato direto mostre inibição bacteriana, indica que as nanopartículas são estabilizadas na matriz de cimento e não há lixiviação de nanopartículas (Beyth et al., 2012). Vitrebond mostrou atividade bactericida aumentada pela incorporação de nanopartículas de prata (Magalhães et al., 2012).