Análise do comportamento mecânico, microbiológico e da vida em fadiga de pilares de zircônia com vidro de prata
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Data
Autores
Orientador
Marinho, Renata Marques de Melo 
Coorientador
Campos, Tiago Moreira Bastos
Pós-graduação
Ciências Aplicadas à Saúde Bucal - ICT
Curso de graduação
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Tipo
Tese de doutorado
Direito de acesso
Acesso restrito
Resumo
Resumo (português)
Avaliar as propriedades mecânicas, antimicrobianas e ópticas de revestimentos de vidro soda-cal com boro com e sem dopagem de prata em zircônias 3Y-TZP e 5Y-PSZ. Esta tese foi dividida em três estudos (2.1; 2.2 e 2.3). No estudo 2.1, amostras em formato de discos (∅: 12 mm; espessura 1.2 mm) e quadrados (4 mm × 4 mm × 1.6 mm) de 3Y-TZP e 5Y-PSZ foram divididas em: sinterizadas (3Y-C e 5Y-C), revestidas com glaze comercial (3Y-G e 5Y-G), com vidro soda-cal (3Y-SL e 5Y-SL) e com vidro soda-cal contendo prata (3Y-SLAg e 5Y-SLAg). Foram realizados os testes de citotoxicidade (ensaio MTT), resistência à flexão biaxial (σB), difração de raios X (DRX), translucidez (TP00), diferença de cor (ΔE00) e rugosidade (Ra e Rz). A formação de biofilme foi quantificada pela contagem de unidades formadoras de colônia (UFC/mL) de C. albicans, S. sanguinis e E. coli. Foram realizadas microscopia eletrônica de varredura (MEV) e fractografia. Espectroscopia por energia dispersiva (EDS) foi realizada nas amostras SL e SLAg. O módulo de Weibull (m) e a resistência característica (σ0) para a resistência à flexão biaxial (IC 95%) foram calculados. Todos os dados foram analisados por ANOVA de dois fatores e método de Dunn, enquanto o teste de UFC foi analisado por ANOVA de um fator (α = 0,05). Os vidros experimentais não induziram efeitos citotóxicos. A resistência à flexão dos grupos 3Y-TZP apresentou os maiores valores. Os difractogramas mostraram fases tetragonal e cúbica em todos os grupos. Valores de translucidez mais altos foram observados para os grupos 5Y-PSZ, enquanto os valores de ΔE00 foram semelhantes. Os grupos SL e SLAg exibiram os menores valores de rugosidade (Ra) para ambas as zircônias. O grupo 5Y-SL apresentou efeitos antimicrobianos contra todos os micro-organismos testados, enquanto o grupo 5Y-SLAg apresentou efeito antimicrobiano apenas contra E. coli. As fraturas tiveram origem na superfície da zircônia, enquanto para o grupo 5Y-G, a origem foi na camada de glaze. As micrografias por MEV revelaram cristais em forma de flor para os grupos 3Y-SL, 5Y-SL e 5Y-SLAg. A análise por EDS identificou zircônio na composição dos cristais. Para o estudo 2.2, quarenta e cinco coroas de incisivo central superior de zircônia 5Y-PSZ foram divididas em três grupos: glaze comercial (G); vidro soda-lime dopado com boro (BSL); e vidro soda-lime dopado com boro e prata (BSLAg). Foi realizado ensaio de fadiga acelerado (SSALT). A vida característica e o módulo de Weibull foram estimados utilizando o software ALTAPRO. Análise por EDS, rugosidade superficial (SR, Sa e Sz) das coroas revestidas e dos pistões, fractografia e avaliação do desgaste dos pistões foram avaliados. A rugosidade das coroas e o desgaste dos pistões foram analisados por ANOVA de duas vias e teste de Tukey (α = 0,05). A rugosidade dos pistões foi avaliada por modelo linear misto (LMM) (α = 0,05). A análise de EDS identificou zircônio na composição das estruturas radiopacas dos vidros experimentais. As coroas revestidas com BSL apresentaram os menores valores de Sz em todos os perfis de fadiga. Após o ensaio de fadiga, a rugosidade (Sa e Sz) dos pistões foi semelhante entre os grupos, e maior que antes do ensaio. Não houve diferença significativa entre os grupos na análise de vida em fadiga. As fraturas se originaram na superfície do vidro em todos os grupos. Os pistões em contato com coroas do grupo G apresentaram maior desgaste volumétrico no perfil de fadiga leve (mild). No estudo 2.3, cinquenta e sete coroas de incisivo central superior e pilares personalizados de zircônia 5Y-PSZ produzidos por CAD/CAM foram divididos em três grupos: controle (C), vidro soda–cal dopado com boro (BSL) e vidro soda–cal dopado com boro e prata (BSLAg). A infiltração microbiana na interface implante–pilar foi quantificada por UFC/mL para C. albicans, S. sanguinis e E. coli. O teste de fadiga (SSALT) foi realizado, a probabilidade de sobrevivência e os parâmetros de Weibull foram estimados com o software ALTA PRO. Foram realizadas análises MEV e fractografia. Os resultados de UFC foram analisados por ANOVA de uma via (α = 0,05). O grupo BSL reduziu significativamente a infiltração microbiana para todos os microrganismos testados (p < 0,05), enquanto o grupo BSLAg não apresentou efeito antimicrobiano. Consequentemente, apenas os grupos C e BSL foram submetidos ao ensaio de fadiga. Embora o grupo controle tenha apresentado maior probabilidade de sobrevivência (%), o grupo BSL exibiu valor de beta mais elevado (β = 1,05 vs. 0,57). Micrografias de MEV do grupo BSL revelaram menor adesão microbiana. As fraturas se originaram predominantemente na base de titânio em todos os grupos. Os resultados integrados demonstram que o revestimento com vidro soda–cal dopado com boro (SL/BSL) é citocompatível, preserva as propriedades mecânicas e ópticas das zircônias 3Y-TZP e 5Y-PSZ, e apresenta efeito antimicrobiano superior ao da formulação com prata (SLAg/BSLAg). Em coroas de 5Y-PSZ, esses revestimentos mantiveram o desempenho em fadiga e reduziram significativamente o desgaste do antagonista, enquanto, em pilares de zircônia 5Y-PSZ implantossuportados, o vidro BSL ofereceu novamente efeito antimicrobiano, preservando a resistência à fadiga. Tais evidências apontam para o potencial clínico do vidro soda-cal dopado com boro como alternativa multifuncional capaz de aliar estabilidade mecânica, controle microbiológico e menor abrasividade, favorecendo a longevidade de restaurações cerâmicas e próteses sobre implantes, especialmente em áreas suscetíveis ao acúmulo de biofilme e ao desenvolvimento de peri-implantite.
Resumo (inglês)
To evaluate the mechanical, antimicrobial, and optical properties of boron-containing soda–lime glass coatings, with and without silver doping, applied to 3Y-TZP and 5YPSZ zirconias. This thesis was divided into three studies (2.1, 2.2, and 2.3). In study 2.1, disc-shaped (∅: 12 mm; thickness: 1.2 mm) and square-shaped (4 mm × 4 mm × 1.6 mm) samples of 3Y-TZP and 5Y-PSZ were divided into the following groups: sintered (3Y-C and 5Y-C), commercial glaze-coated (3Y-G and 5Y-G), soda–lime glass-coated (3Y-SL and 5Y-SL), and soda–lime glass with silver-coated (3Y-SLAg and 5Y-SLAg). The following tests were performed: cytotoxicity (MTT assay), biaxial flexural strength (σB), X-ray diffraction (XRD), translucency (TP00), color difference (ΔE00), and surface roughness (Ra and Rz). Biofilm formation was quantified by counting colony-forming units (CFU/mL) of C. albicans, S. sanguinis, and E. coli. Scanning electron microscopy (SEM) and fractography were conducted. Energydispersive spectroscopy (EDS) was performed on SL and SLAg samples. The Weibull modulus (m) and characteristic strength (σ0) for biaxial flexural strength (95% CI) were calculated. All data were analyzed by two-way ANOVA and Dunn’s method, while CFU tests were analyzed by one-way ANOVA (α = 0.05). The experimental glasses did not induce cytotoxic effects. Flexural strength values were higher for the 3Y-TZP groups. XRD patterns showed tetragonal and cubic phases in all groups. Higher translucency values were observed for the 5Y-PSZ groups, while ΔE00 values were similar. SL and SLAg groups exhibited the lowest Ra roughness values for both zirconias. The 5Y-SL group showed antimicrobial effects against all tested microorganisms, while 5Y-SLAg exhibited antimicrobial activity only against E. coli. Fractures originated on the zirconia surface, except for the 5Y-G group, in which fractures started in the glaze layer. SEM micrographs revealed flower-shaped crystals in 3Y-SL, 5Y-SL, and 5Y-SLAg groups. EDS analysis identified zirconium in the crystal composition. In study 2.2, forty-five maxillary central incisor crowns of 5Y-PSZ zirconia were divided into three groups: commercial glaze (G), boron-doped soda–lime glass (BSL), and boron-doped soda–lime glass with silver (BSLAg). Step-stress accelerated life testing (SSALT) was performed. The characteristic lifetime and Weibull modulus were estimated using ALTAPRO software. EDS analysis, surface roughness (SR, Sa, and Sz) of the coated crowns and pistons, fractography, and piston wear assessment were conducted.
Crown SR and piston wear were analyzed using two-way ANOVA and Tukey’s test (α = 0.05). Piston SR was evaluated by linear mixed model (LMM) (α = 0.05). EDS analysis identified zirconium in the composition of radiopaque structures in the experimental glasses. BSL-coated crowns showed the lowest Sz values across all fatigue profiles. After fatigue testing, piston roughness (Sa and Sz) was similar among groups and higher than before testing. No significant difference was found between groups in fatigue lifetime analysis. Fractures originated at the glass surface in all groups. Pistons in contact with G group crowns showed greater volumetric wear under the mild fatigue profile. In study 2.3, fifty-seven maxillary central incisor crowns and custom CAD/CAM 5Y-PSZ zirconia abutments were divided into three groups: control (C), boron-doped soda–lime glass (BSL), and boron-doped soda–lime glass with silver (BSLAg). Microbial leakage at the implant–abutment interface was quantified by CFU/mL for C. albicans, S. sanguinis, and E. coli. Fatigue testing (SSALT) was performed, and survival probability and Weibull parameters were estimated using ALTA PRO software. SEM and fractographic analyses were conducted. CFU results were analyzed by one-way ANOVA (α = 0.05). The BSL group significantly reduced microbial leakage for all tested microorganisms (p < 0.05), whereas the BSLAg group showed no antimicrobial effect. Consequently, only C and BSL groups underwent
fatigue testing. While the control group showed a higher survival probability (%), the BSL group exhibited a higher beta value (β = 1.05 vs. 0.57). SEM micrographs of the BSL group revealed reduced microbial adhesion. Fractures originated predominantly from bending at the titanium base in all groups. The integrated results demonstrate that boron-doped soda–lime glass (SL/BSL) is cytocompatible, preserves the mechanical and optical properties of both 3Y-TZP and 5Y-PSZ zirconias, and exhibits superior antimicrobial effects compared to the silver-containing formulation (SLAg/BSLAg). In 5Y-PSZ crowns, these coatings maintained fatigue performance and significantly reduced antagonist wear, while in implant-supported 5Y-PSZ zirconia abutments, BSL glass again provided antimicrobial effects while preserving fatigue resistance. Collectively, these findings indicate the clinical potential of boron-doped soda–lime glass as a multifunctional alternative capable of combining mechanical stability, microbiological control, and reduced abrasiveness, thereby enhancing the longevity of ceramic restorations and implant-supported prostheses, particularly in areas prone to biofilm accumulation and peri-implantitis development.
Descrição
Palavras-chave
Biofilmes, Implantes dentários, Prata, Testes mecânicos, Biofilms, Dental implants, Silver, Mechanical tests
Idioma
Português
