Impacto da erosão ácida associada à ciclagem mecânica nas propriedades estruturais, mecânicas e microbiológicas de próteses implantossuportadas confeccionadas em diferentes cerâmicas monolíticas - Limírio, João Pedro Justino de Oliveira [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2025)
Este trabalho está dividido em 2 Capítulos, sendo o objetivo do capítulo 1: avaliar as propriedades estruturais de 04 cerâmicas monolíticas (CD = Celtra Duo; SHC = Shofu HC; DL = Dissilicato de lítio; CR = Cerasmart) após desafio erosivo (DE - imersão em HCL pH=2 por 455 horas) associado a ciclagem mecânica (CM - 50 N x 1,2x106) em 3 tempos (T0=24h água destilada, T1= Após DE e T2= DE+CM por meio de: Propriedades MICROESTRUTURAIS (rugosidade de superfície (Ra e Sa), microscopia de força atômica (MFA), MEV da superfície), MECÂNICAS (resistência flexão (RF), módulo de elasticidade (ME), microdureza vickers (HMV)), MICROBIOLÓGICAS (Unidades formadoras de colônias (UFCs) do biofilme misto de S. mutans e C. albicans e análise da estrutura do biofilme por meio de MEV)). E do capítulo 2 caracterizar a superfície de coroas implantossuportadas de um pré-molar inferior (45) confeccionadas nas mesmas cerâmicas e tempos de análises após desafio erosivo (DE) - imersão em HCL pH=2 por 455 horas associado a ciclagem mecânica (CM) - 150 N/ 1,2x106 ciclos por meio da rugosidade superficial (Ra), MEV, resistência à fadiga, resistência à fratura, análise fractográfica, unidade formadora de colônias (UFC) do biofilme misto de S. mutans e C. albicans. A força máxima (N) nas coroas foi avaliada usando a análise de variância (ANOVA) de 1 fator. As análises de Ra e Sa, HMV, RF, ME, contagem de UFC foram realizadas por meio do ANOVA de dois fatores (material e tempo) e a interação entre os fatores (material vs. tempo). Para as múltiplas comparações, o teste Tukey foi adotado como post-hoc. Para adesão do biofilme e módulo de Young foi realizado o teste Kruskal-Wallis e para as múltiplas comparações, o teste Dunn foi adotado como post-hoc. Para todas as análises, o nível de significância estatística foi aceito para p < 0,05. Para o capítulo 1, a análise de Ra revelou diferenças significativas com o grupo DL apresentando os menores valores em T1 e o grupo SHC os maiores em T2. O T2 apresentou os maiores valores de Ra em todos os grupos. Na avaliação por MFA, apenas o grupo CR em T2 demonstrou aumento expressivo de rugosidade (Sa), enquanto as imagens topográficas evidenciaram danos progressivos nas superfícies, especialmente no grupo CR. A MEV e MCL mostraram desorganização da matriz polimérica e desgaste da camada de glaze após os desafios, além de danos em à superfície em T2. Na HMV, CD e DL apresentaram maiores valores em T0 e T1, com redução em T2, especialmente no DL. A RF indicou diferenças entre os materiais, com CD e DL exibindo maior resistência, enquanto o tempo T2 foi associado a uma redução significativa. O ME não apresentou variações estatísticas relevantes. A viabilidade de microrganismos revelou que S. mutans. No tempo T0, não houve diferença significativa nas UFCs entre os grupos. Em T1, os grupos CD e CR apresentaram maior quantidade de UFCs em comparação aos grupos DL e SHC. Em T2, apenas CD e CR mostraram diferença entre si, com CR exibindo os maiores valores. Dentro de cada grupo, T1 apresentou os menores valores de UFCs. Os grupos SHC, DL e CR tiveram aumento de UFCs em T2 em relação a T1, sem diferença significativa entre T1 e T2. No tempo T0, não houve diferença significativa nas UFCs entre os grupos. Em T1, o grupo SHC apresentou os menores valores de UFCs com diferença significativa em relação aos demais. Em T2, o SHC teve os maiores valores comparado aos grupos CD e DL. Analisando os tempos dentro de cada grupo, não houve diferença entre T0 e T2 para CD e DL. Nos demais casos, T2 e T0 mostraram maiores UFCs em relação a T1. Para SHC e CR, T2 apresentou valores significativamente maiores que T0. No T0, o grupo SHC apresentou a menor força de adesão, enquanto DL teve a maior em relação a CD e SHC, sem diferença com CR. Em T2, CR mostrou a maior força e DL a menor. Comparando os tempos, apenas DL teve redução significativa de adesão em T2 em relação a T0, enquanto os demais grupos apresentaram aumento significativo. O módulo de Young do biofilme no T0, o SHC apresentou o menor módulo de Young com diferença significativa em relação aos demais, que não diferiram entre si. Em T2, o menor valor foi do CD, também com diferença significativa. Comparando os tempos em cada material, o CD teve redução significativa em T2 em relação a T0, enquanto o SHC apresentou menor valor em T0 comparado a T2. Para DL e CR, não houve diferença entre os tempos. Para o capítulo 2, para Ra em T2, o material SHC apresentou maior rugosidade, enquanto o DL mostrou os menores valores. Entre os tempos, T2 revelou aumento significativo de rugosidade em todos os grupos comparado a T0 e T1, assim como demonstra as imagens de confocal, estereomicroscópio e MEV após resistência à fadiga. Na resistência à fratura, houve diferença significativa, com SHC apresentando maior força máxima que CD e CR. Os tipos de falha mais comumente encontrados após o teste de resistência à fratura foram falhas catastróficas, que expunham o TiBase. Na viabilidade de microganismos (UFC de S. mutans), SHC e DL mostraram aumento significativo em T2, enquanto CR não apresentou variação. Para C. albicans, DL teve menores valores em T0, e em T2, CR demonstrou menor colonização. Houve variações significativas entre materiais e tempos, destacando maior suscetibilidade bacteriana em T2 para a maioria dos grupos. Conclui-se para o capítulo 1 que enquanto as cerâmicas com matriz resinosa, como Shofu HC e Cerasmart, mostraram menor resistência à microdureza e maior adesão bacteriana ao longo do tempo, as cerâmicas vítreas, como Celtra-Duo e Dissilicato de Lítio, exibiram maior estabilidade na microdureza e maior resistência à alteração da superfície. Embora a rugosidade superficial tenha mostrado ser um fator importante, a adesão bacteriana foi influenciada também por outras variáveis, como a composição do material e o tratamento de superfície. Assim, é crucial para o cirurgião-dentista considerar não apenas a rugosidade superficial, mas também a composição e os tratamentos aplicados ao material, para garantir uma performance ideal das restaurações cerâmicas a longo prazo. Para o capítulo 2, houve influência de fatores como rugosidade e a resistência mecânica dos materiais, especialmente após desafio erosivo associado à ciclagem mecânica, que podem comprometer a longevidade das restaurações. Materiais com matriz resinosa, como o SHC, podem ser mais suscetíveis à degradação, aumentando o risco de falhas e adesão bacteriana após o envelhecimento. A escolha do material é importante na manutenção das restaurações, visando a durabilidade e a saúde bucal do paciente, minimizando o acúmulo de biofilme e o risco de complicações infecciosas.

This study is divided into 2 chapters, with the objective of Chapter 1 being: to evaluate the structural properties of 4 monolithic ceramics (CD = Celtra Duo; SHC = Shofu HC; DL = Lithium Disilicate; CR = Cerasmart) after erosive challenge (immersion in HCL pH=2 for 455 hours) associated with mechanical cycling (50 N x 1.2x10⁶ cycles) through: SURFACE PROPERTIES (surface roughness (Ra and Sa), atomic force microscopy (AFM), SEM of the surface), MECHANICAL PROPERTIES (flexural strength (FS), elastic modulus (EM), Vickers microhardness (MHV)), MICROBIOLOGICAL PROPERTIES (colony-forming units (CFUs) of mixed biofilm of S. mutans and C. albicans and analysis of biofilm structure using SEM). Chapter 2 aims to characterize the surface of implant-supported crowns of a lower first molar (45) made from the same ceramics and analysis times after erosive challenge (EC) – immersion in HCL pH=2 for 455 hours associated with mechanical cycling (MC) – 150 N/ 1.2x10⁶ cycles through surface roughness (Ra), SEM, fatigue resistance, fracture resistance, fractographic analysis, and colony-forming unit (CFU) of mixed biofilm of S. mutans and C. albicans. Maximum force (N) on the crowns was assessed using one-way ANOVA. Ra and Sa, MHV, FS, EM, CFU count analyses were performed using two-way ANOVA (material and time) and interaction between factors (material vs. time). Tukey’s post-hoc test was used for multiple comparisons. For biofilm adhesion and Young’s modulus, Kruskal-Wallis test was performed, and Dunn’s test was used for post-hoc multiple comparisons. For all analyses, a statistical significance level was set at p < 0.05. For Chapter 1, Ra analysis revealed significant differences, with the DL group showing the lowest values at T1, and the SHC group the highest at T2. T2 showed the highest Ra values across all groups. AFM evaluation showed that only the CR group at T2 demonstrated a significant increase in roughness (Sa), while topographic images revealed progressive damage to surfaces, particularly in the CR group. SEM and LSCM showed polymer matrix disorganization and wear of the glaze layer after the challenges, along with surface damage at T2. In MHV, CD and DL showed higher values at T0 and T1, with a reduction at T2, particularly in DL. FS indicated differences between materials, with CD and DL exhibiting higher resistance, while T2 time was associated with a significant reduction. EM showed no statistically relevant variations. Bacterial viability revealed that S. mutans at T0 showed no significant difference in CFUs between groups. At T1, the CD and CR groups had more CFUs compared to DL and SHC groups. At T2, only CD and CR showed a significant difference from each other, with CR exhibiting the highest values. Within each group, T1 showed the lowest CFU values. SHC, DL, and CR groups showed an increase in CFUs at T2 compared to T1, with no significant difference between T1 and T2. At T0, there was no significant difference in CFUs between groups. At T1, SHC showed the lowest CFUs with a significant difference from the others. At T2, SHC had the highest CFUs compared to CD and DL. When analyzing the time points within each group, no significant difference was found between T0 and T2 for CD and DL. In the other cases, T2 and T0 showed higher CFUs compared to T1. For SHC and CR, T2 presented significantly higher values than T0. At T0, SHC showed the lowest adhesion strength, while DL exhibited the highest compared to CD and SHC, with no difference from CR. At T2, CR showed the highest adhesion strength, and DL the lowest. Comparing the time points, only DL showed a significant reduction in adhesion at T2 compared to T0, while the other groups showed a significant increase. For the Young’s modulus of the biofilm at T0, SHC exhibited the lowest Young’s modulus, with a significant difference from the others, which did not differ from each other. At T2, CD showed the lowest value, also with a significant difference. Comparing time points within each material, CD showed a significant reduction at T2 compared to T0, while SHC showed a lower value at T0 compared to T2. For DL and CR, no difference was found between time points. For Chapter 2, regarding Ra at T2, the SHC material showed the highest roughness, while DL showed the lowest. Among time points, T2 revealed a significant increase in roughness across all groups compared to T0 and T1, as also demonstrated by confocal images, stereomicroscopy, and SEM after fatigue resistance. In fracture resistance, significant differences were found, with SHC showing higher maximum force than CD and CR. The most common failure types after fracture resistance testing were catastrophic failures, exposing the TiBase. In bacterial viability (CFUs of S. mutans), SHC and DL showed a significant increase at T2, while CR showed no variation. For C. albicans, DL had the lowest values at T0, and at T2, CR showed the lowest colonization. Significant variations were observed between materials and time points, with increased bacterial susceptibility at T2 for most groups. It is concluded for Chapter 1 that while resinbased ceramics such as Shofu HC and Cerasmart showed lower microhardness and higher bacterial adhesion over time, glass ceramics such as Celtra Duo and Lithium Disilicate exhibited greater stability in microhardness and higher resistance to surface alteration. Although surface roughness appeared to be an important factor, bacterial adhesion was also influenced by other variables, such as material composition and surface treatment. Therefore, it is crucial for the dentist to consider not only surface roughness but also the composition and treatments applied to the material to ensure optimal performance of ceramic restorations in the long term. For Chapter 2, factors such as roughness and mechanical resistance of materials, especially after erosive challenge associated with mechanical cycling, may compromise the longevity of restorations. Resin-based materials, such as SHC, may be more susceptible to degradation, increasing the risk of failures and bacterial adhesion after aging. The choice of material is important in maintaining restorations, aiming for durability and oral health for the patient, while minimizing biofilm accumulation and the risk of infectious complications.
Impact of erosive challenge associated with mechanical cycling on the structural, mechanical, and microbiological properties of implant-supported prostheses made from different monolithic ceramics
Keywords: Desenho assistido por computador; Porcelana dentária; Próteses dentárias fixadas por implante; Computer-aided design