História Da Resina Composta

MATERIAIS ODONTOLÓGICOS

A história da resina composta composta na Odontologi Odontologia a– Parte 1 The history of resin composite in Dentistry – Part 1

M ARIA A NTONIETA S IQUEIRA M ORAES¹ ARPINTERO ERO R EZENDE EZENDE² EDSON J OSÉ C ARPINT

EDUARDO L EMOS DE S OUZA³

RESUMO O objetivo deste trabalho é prover uma revisão da literatura sobre a história da resina composta em Odontologia.

UNITERMOS Materiais odontológicos, resina acrílica, resina composta, resina de Bowen.

INTRODUÇÃO As resinas compostas são base de vários materiais odontológicos, tais como: material restaurador para técnica direta, material restaurador para técnica indireta, selantes de cicatrículas e fissuras, componente integrante do sistema adesivo de restaurações em resina composta, forramento (resina flow ) e agentes cimentantes para restaurações.. Para se entender o comportamento clínico das taurações

¹ Prof. Prof. da Disciplina de Materiais Odontológico Odontológicoss da UFMG. Mestre em Materiais Odontológicos, UFMG. ² Prof Prof.. da Disciplina de Clínica Integrada Integrada II da Unimontes/MG. Unimontes/MG. Especialista em Odontologia Legal, ABO-MG. ³ Prof Prof.. da Disciplina de Materiais Odontológico Odontológicoss da UFMG. Mestre em Materiais Odontológicos, Bauru/SP.

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ODONTOLOGIA, CIÊNCIA E SAÚDE – REVISTA DO CROMG v.9, n.2, Abril/Maio/Junho 2003

resinas compostas, é fundamental ter noções básicas de sua química e compreender suas propriedades, mas estes ítens se tornam mais claros ao se tomar conhecimento dos motivos que nortearam a história de sua evolução. Através dos anos, este compósito compósito,, patenteado em 1962 (U.S. Patent 3, 066, 112, Nov. 27, 1962) foi alvo dos estudos não só do Dr. Bowen e seus colaboradores colabor adores (BOWEN, 1958; 1963; 1965a; 1965b; 1965c; 1967; 1979; BOWEN e CLEEK, 1969; 1972; BOWEN, NEMOTO e RAPSON, 1983; BOWEN, RAPSON e DICKSON, 1982; BOWEN e RODRIGUEZ, 1962), como de grande parte da comunidade científica, como pode ser comprovado nas proposições e justificativas da vasta literatura odontológica disponível sobre o tema. Este trabalho é uma revisão da história das resinas compostas.

REVISÃO DA LITERATURA E DISCUSSÃO O início da evolução do material sintético, que futuramente viria a ser chamado de resina composta, parece datar de muito tempo atrás, quando J. Redtenbacher, um químico alemão, em 1843, obteve o ácido acrílico por oxidação da acroleína, que é conseguida por oxidação do propanotriol ou glicerina. O ácido acrílico tem o odor característico de alho fresco, é volátil, instável e pouco denso (REBÓSSIO, 1942). Muitos anos depois, na Alemanha, em 1927, Bavier obteve através deste ácido acrílico os ésteres acrílicos (MOLINA, 1944). 1944). Este ácido foi obtido através da troca do hidrogênio (H) do segundo carbono (C) por um radical metila (CH ), surgindo surgindo o ácido metacrílico (FIG (FIG.1). .1). 3

CH

CH2

R

CH2 +

CH 3

C



CH 3 + R

H

COOH

COOH

FIGURA 1 – Ácido metacrílico Fonte: Molina, 1944

vação química ou física (calor, luz, microondas). O polímero formado por estas moléculas, chamado de poli (metacrilato de metila) (FIG.3), é amorfo com uma temperatura de transição vítrea de 105ºC, termoplástico e que se polimeriza por poliadição (MANO, 1999). Já em 1935, a resina acrílica era usada para confeccionar bases de próteses totais ou parciais e surgiu, para este fim, uma resina em forma de pó e líquido com o nome comercial de Paladon . Posteriormente surgiram Lucette , Nuevo Paladon , Moldent , Duralon , Naturaltex e Lucitone . As resinas também foram usadas para restaurações, mas não podiam ser colocadas diretamente na cavidade bucal, pois só se polimerizavam através do calor. As restaurações de resina eram feitas de forma indireta, ou seja, eram polimerizadas fora da cavidade oral e cimentadas com cimento fosfato de zinco em cavidades previamente preparadas. Devido ao baixo módulo de elasticidade e da falta de estabilidade dimensional desta resina, sempre aconteciam fraturas no cimento, acarretando falhas nas restaurações (PEUTZFELDT, 1997). No final dos anos 40 surgiram no mercado resinas para pontes e coroas; a primeira era um produto alemão chamado Palapont (MATHÉ, 1956). No mesmo ano apareceram no mercado norte-americano outras resinas com esta indicação: Acrynamel (Justi), Vitaen (Densene), Vitalon (Austenal) e Hue-Lon (Caulk) (REBOSSIO, 1942). À medida que estas resinas surgiam e eram usadas, outro fato extremamente importante acontecia. Era o desenvolvimento das resinas acrílicas autopolimerizáveis, pioneiramente introduzidas na Alemanha em 1934 e ti veram seu uso incrementado durante a Segunda Guerra Mundial (PEUTZFELDT, 1997). Este foi, sem dúvida, um passo importante no desenvolvimento das resinas, pois estendia a possibilidade de seu uso como material restaurador direto. Esta resina acrílica, que podia ser usada diretamente na cavidade bucal, tinha essencialmente a mesma formulação química das resinas para base de próteses, pontes e coroas; o que a tornava diferente era somente a forma com que se desencadeava a sua reação de polimerização, que passa por reagentes químicos e não por calor. Este sistema, chamado de redox iniciador/ ativador (peróxido de benzoíla/amina terciária), estabe®

R

CH2

CH2

®

CH 3 + CH 3

CH COOH



C

CH3 + R

COO

H

CH3

FIGURA 2 – Metacrilato de metila Fonte: Molina, 1944

O ácido metacrílico tende a unir-se a diferentes bases através do hidrogênio da carboxila. Se a base usada é metílica, tem-se a formação do metacrilato de metila (ou metil metacrilato) que é um estér acrílico (FIG.2). O metacrilato de metila produzido a partir do ácido metacrílico é o monômero de um material sintético resinoso que foi chamado de resina acrílica. O termo resina se refere inicialmente a exsudações de plantas, que possuem características bem definidas, como a forma de gota sólida ou como líquido muito viscoso de cor amarelada e transparente. Estes materiais são insolúveis em água, solúveis em alguns solventes orgânicos, têm peso molecular de intermediário a alto e amolecem gradualmente com o aumento da temperatura. Por analogia, o termo resina tem sido empregado para designar polímeros sintéticos com características similares, incluindo alguns polímeros odontológicos. O metacrilato de metila é um sal instável e tende a unir-se molécula por molécula. Uma única é chamada de monômero; quando algumas moléculas se associam, passa a chamar-se oligômero; se forem inúmeras moléculas, é chamado de polímero, através de uma reação química denominada polimerização, que se realiza através de ati-

[C H 2

C

C

O

O

C H 3] n

FIGURA 3 – Poli (metacrilato de metila) Fonte: Mano e Mendes, 1999

®

®

®

®

®

®

®

®

®

®


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leceu as bases para as resinas restauradoras diretas (LEINFELDER e LEMOS, 1989). Pelo seu aspecto, logo se tornou popular como material restaurador e grande expectativa foi lançada sobre ela: “...lo usamos y esperamos que se quedará com nosotros definiti- vamente, facilitando nuestra labor com su técnica fácil, sus resultados de estética insuperables, su compatibilidad com los tejidos blandos de la boca y ojalá también com su duración.” Rigoberto Blanco

(REBÓSSIO, 1942, p.5).

Infelizmente essas resinas não corresponderam à expectativa. Sua resistência mecânica e à abrasão durante o uso era baixa, além de não ter estabilidade de cor. A contração de polimerização era alta e o coeficiente de expansão térmica era muito diferente do dente (seis a oito vezes maior). Este último fenômeno fazia com que as variações de temperatura na cavidade bucal provocassem infiltrações na interface dente/restauração e, como conseqüência, havia um alto índice de cáries secundárias e/ou manchamento (LEINFELDER e LEMOS, 1989; PEUTZFELDT, 1997). Mesmo tendo em vistas essas desvantagens, Paffenbarger, já em 1940, sugeriu que as resinas acrílicas poderiam ter seu desempenho clínico melhorado, se a elas fosse adicionada uma carga inorgânica, com a finalidade de aproximar o coeficiente de expansão térmico linear entre o dente e a resina e aumentar a resistência. Knok e Gleenn (1951), baseados nesta sugestão, acrescentaram à resina acrílica 15% de silicato de alumínio como agente de carga. Surgiu então outra modalidade de resina restauradora: a resina acrílica com carga, que na época foi considerada “composta”, já que era constituída de dois tipos de materiais quimicamente diferentes. Em 1954 apareceram no mercado algumas resinas contendo partículas inorgânicas (silicato de alumínio), a título de reforço. Foram elas: Permite A , Chamaleon e Merdon 7. Mais uma vez, os resultados não foram satisfatórios devido a dois problemas principais: (1) o material orgânico e o inorgânico que compunham as resinas não reagiam entre si, determinando que o silicato de alumínio (material inorgânico) funcionasse como cunha na matriz de resina acrílica, fraturando-a com facilidade (BARA TIERI et al. 1992); (2) a carga adicionada era em propor®

®

®

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ções muito pequenas em relação ao volume de resina, não atingindo o objetivo esperado de reforço (NAGEM FILHO, 1991). Baratieri et al. (1992) acharam mais adequado enquadrar estas resinas acrílicas com carga em uma classificação de “pseudocompostos”, apesar da definição de substância composta dada por Phillips (1986, p.160). De acordo com este autor, o composto refere-se “a um sistema de materiais formado de dois ou mais constituintes que diferem na forma e são essencialmente insolúveis um no outro ”. Em edição mais recente, Anusavice (1998, p.161) define um material composto como “dois ou mais materiais diferentes com propriedades superiores ou intermediárias àquelas dos constituintes individuais ”.

Paralelamente com a constatação de que a resina acrílica necessitava de adição da carga para atender às solicitações da cavidade bucal, Buonocore (1955) percebeu que outra grande limitação do uso deste material poderia ser a falta de adesão à estrutura dentária. Ele direcionou seus trabalhos para uma modificação da superfície dentária por tratamento químico (técnica de ataque ácido). Na época, o autor sugeriu este tipo de tratamento para o selamento de fóssulas e fissuras como método preventivo de cárie. As resinas continuaram sua evolução e, em 1956, os pesquisadores se surpreendiam e se encantavam com tais materiais: “...ningún outro material obtuvo tanto favor en tan corto tiempo, como estos materiales ” (MATHÉ, 1956, p.9). Ape sa r do de sl umb rame nto, a com un idade odontoló-gica aos poucos tornou-se consciente das limitações desses materiais estéticos restauradores: suas propriedades físicas, como dureza, resistência ao desgaste, módulo de elasticidade, resistência à tração e compressão, assim como seu comportamento diante das influências químicas deixavam muito a desejar; porém, não contra-indicavam seu uso. Acreditava-se que, com indicações acertadas e manipulação correta poderiam ser diminuídos seus efeitos indesejáveis (MATHÉ, 1956). As resinas acrílicas apresentavam propriedades muito positivas, tais como serem praticamente insolúveis nos fluidos bucais, possibilidade de se conseguir lisura superficial e excelente característica de reprodução de cor. A resina acrílica utilizada em Odontologia é apresentada pelo fabricante na forma de pó e líquido, para serem misturados pelo operador no intuito

CH3

O CH 2

CH

CH 2

O

C

O O

CH 2

CH

CH 2

CH3

FIGURA 4 – Resina epoxídica Fonte: Peutzfeldt, 1997

de se obter uma massa plástica, que pode ser moldada à forma desejada por um certo período de tempo (O’BRIEN, 1981). O líquido é composto de monômeros e o pó de polímero moído. Uma das formas do fabricante em obter o pó de acrílico é através da polimerização dos monômeros para formar um polímero em bloco, que posteriormente sofrerá moagem, obtendo-se as chamadas “pérolas de resina” (PHILLIPS, 1993). Durante a Segunda Guerra Mundial, as resinas acrílicas ativadas quimicamente tornaram-se bastante populares. Porém, os problemas de instabilidade de cor com o decorrer do tempo, o alto grau de contração durante a polimerização e o alto coeficiente de expansão térmica resultaram em restaurações com pobre adaptação marginal que levaram este material a um comportamento clínico deficiente. Além disto, devido à falta de resistência à abrasão, o contorno da restauração era facilmente comprometido. Com isto, muitos profissionais deixaram de usá-las e voltaram para o cimento de silicato (CHARBENEAU, 1988). Porém, estes materiais não foram totalmente abandonadas; pelo contrário, despertaram nos pesquisadores um grande interesse em aproveitar suas boas qualidades e resolver suas desvantagens. Raphael Lee Bowen, um cirurgião-dentista americano que chefiava uma equipe de vários cientistas do National Bureau of Standards of USA, em Washington D.C., foi o maior representante dos pesquisadores que seguiram nesta linha de pesquisa (PEUTZFELDT,1997). Tendo iniciado seus trabalhos na década de 40, procurou produzir um material que satisfizesse não só os aspectos estéticos, mas também os requisitos físicos, sem prejuízo dos biológicos (MOTTA, 1975). Em torno de 1950, Bowen observou que havia dois problemas básicos a serem resolvidos com as resinas

metil metacrilato: (1) a alta contração de polimerização e (2) a dificuldade de incorporação de partículas de carga. Ele pretendia conseguir uma resina que permitisse menor infiltração marginal e tivesse maior resistência mecânica. Primeiramente, mudanças deveriam ser feitas na matriz da resina acrílica. Para se conseguir uma matriz satisfatória nas resinas, várias dificuldades tiveram que ser vencidas, e outras resinas sintéticas além da acrílica foram pesquisadas. A resina epoxídica (Epon 828) foi uma delas, e Bowen a escolheu para seus estudos. Uma molécula epoxídica típica é representada pelo éter diglicidílico do bisfenol A e pertence a uma família de resinas de moléculas maiores e por isto é mais espesso e possui menor contração de polimerização por unidade de volume. Tem adesividade razoável para a maioria dos sólidos e o anel benzênico de sua fórmula encontra-se em uma condição instável, podendo abrir-se para combinar com outros compostos que tenham disponibilidade de hidrogênio, como mostra a FIG.4 (PEUTZFELDT, 1997). A resina epoxídica tem também capacidade de se polimerizar em temperatura ambiente. A polimerização ocorre por meio dos grupamentos epoxídicos, nos anéis que são propensos a abrir. Numa tentativa inicial, a resina epoxídica foi utilizada com a adição de partículas de quartzo fundido ou porcelana que era polimerizada pelo calor. Mas, logo este sistema foi abandonado devido à falta de estética e lento endurecimento. Bowen (1958) testou ainda a opacidade ótica, a solubilidade e a desintegração do material, o módulo de elasticidade, a resistência à tração e continuou com suas pesquisas. Como se percebe, a resina epoxídica, assim como a resina acrílica, apresentava vantagens e desvantagens. A resina ideal para ser usada como material restaurador seria uma que tivesse a baixa alteração dimensional da ODONTOLOGIA, CIÊNCIA E SAÚDE – REVISTA DO CROMG v.9, n.2, Abril/Maio/Junho 2003

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OH

CH3 CH 2

C

C

O

CH 2

CH

OH

CH3 CH2

O

C

O

CH 2

CH

CH3 CH 2

O

CH3

O

C

C

CH 2

O

FIGURA 5 – Bis-GMA Fonte: Peutzfeldt, 1997

resina epoxídica, mas que tivesse velocidade menor de polimerização, como a da resina acrílica. Bowen, ao unir a resina acrílica com a parte central da resina epoxídica, obteve, como resultado, uma molécula de monômero 2,2-bis[4-(2-hidroxi-3-metacriloxipropoxi) fenil] propano. Este monômero é conhecido pela sigla bis-GMA (FIG.5) e foi preparado a partir do bisfenol A e glicidil metacrilato e, posteriormente, do éter diglicidil do bisfenol A e ácido metacrílico. Difere da resina epoxídica porque os grupamentos epóxicos são substituídos pelos grupamentos metacrílicos (PEUTZFELDT, 1997). Esse monômero tinha uma viscosidade muito alta, o que dificultava o seu uso clínico. A fim de diminuir esta viscosidade e resolver o inconveniente, foram acrescidos à matriz outros tipos de monômeros com pesos moleculares menores e com o mesmo sistema de polimerização. Para tal foram utilizados dimetacrilatos não-aromáticos como o EGDMA (dietileno glicol metacrilato, FIG.6) e

CH3 CH 2

C

C

O

CH 2

CH 2

O

C

C O

O

FIGURA 6 – EGDMA Fonte: Nagem Filho, 1999

o TEGDMA (trietilenoglicol dimetacrilato, FIG.7) (NAGEM FILHO, 1999). A viscosidade do bis-GMA é de aproximadamente 1.000.000 MPa (23ºC) e a do TEGDMA é de 10 MPa (23ºC); a da água é de 1MPa (PEUTZFELDT, 1997). Apesar destes diluentes serem os mais comuns, podem também ser usados dimetacrilatos aromáticos mais simples como o BISMA (bisfenol dimetacrilato) (NAGEM FILHO, 1999), ou o MMA (metil metacrilato) ou o EDMA (etilenoglicol dimetacrilato) (CRAIG, 1981).

CONCLUSÃO

Estando definida a formulação da matriz polimérica, Bowen dirigiu seus estudos para as fases dispersa e interfacial visando a excelência de um material que futuramente viria a ser denominado Resina Composta . As histórias destas fases serão abordadas respectivamente nas partes II e III deste trabalho. É interessante notar que, ainda nos dias de hoje, estabelecidas as fases deste composto e CH3 mesmo após as etapas evolutivas, a matriz mais C CH 2 utilizada nos compósitos restauradores poliméricos ( Resina Composta ) é a matriz orgânica formulada e patenteada nos anos 60 e hoje conhecida como a “Resina de Bowen”.

CH1 CH 2

C

CH1 C

O

CH 2

CH 2

O

CH2

CH2

O

CH 2

FIGURA 7 – TEGDMA Fonte: Nagem Filho, 1999


O

C O

O

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CH 2

C

CH 2

ABSTRACT

The aim of this study is to present a literature review of the composite resin history in Dentistry.

KEYWORDS

Dental materials, methyl methacrylate resin, composite resin, Bowen resin.

11. BOWEN, R.L.; CLEEK, G.W. X ray-opaque reinforcing fillers for composite materials. J. D ent. Res ., Washington, v.48, n.1, p.79-81, Jan./Feb. 1969. 12. BOWEN, R.L.; NEMOTO, K.; RAPSON, J.E. Adhesive bonding of various materials to hard tooth: forces developing in composite materials during hardening. J. Am. Dent. Assoc ., Chicago, v.106, n.4, p.475-477, Apr. 1983. 13. BOWEN, R.L.; RODRIGUEZ, M.S. Tensile strength and modulus of elasticity of tooth structure and several retorative materials. J. Am. Dent. Assoc ., Chicago, v.64, n.3, p. 378-38 7, Mar. 1962. 14. BOWEN, R.L; CLEEK, G.W. A new series of X-Ray-Opaque reinforcing fillers for composite materials. J. Dent. Res ., Washington, v.51, n.1, p.177-182, Jan./Feb. 1972. 15. BUONOCORE, M.G. A simple method of increasing the adhesion of acrylic filling materials to enamel surfaces. J. Dent. Res., Washington, v.34, n.6, p.849853, Dec. 1955. 16. CHARBENEAU, G.T. Principles and practice of operative dentistry. Philadelphia: Lia & Febiger, 1988. p. 267-321: Direct esthetic restorations.

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