Biocompatibilidade

5.5 Propriedades únicas e adaptabilidade dos biocompósitos

Biocompósitos tornaram-se cada vez mais populares na odontologia devido às suas várias propriedades desejáveis, tais como propriedades mecânicas, biocompatibilidade, bioactividade, actividade antibacteriana, actividades inibidoras da cárie e regenerativas, aderência à estrutura dentária, facilidade de utilização e elevado valor estético. Os biocompósitos incluem um número tão grande de materiais que os autores podem discutir aqui apenas alguns deles como exemplos.

Interações entre diferentes fases (por exemplo, contínua e discreta) dos biocompósitos determinam seu comportamento mecânico, físico ou biológico no ambiente vivo. Tamanho, tipo e fração de peso das partículas inorgânicas de enchimento têm um efeito significativo na resistência à flexão, tenacidade e dureza superficial do PMMA (Nejatian et al., 2006). Este efeito é observado nos cimentos ósseos baseados em PMMA onde as partículas ósseas aumentam a vida de fadiga e rigidez do cimento (Park et al., 1986). Da mesma forma, as placas ósseas compostas por fibras e as hastes femorais não só induzem melhor a cicatrização, como também exibem maior resiliência do que as contrapartidas metálicas (Jockisch et al., 1992).

Biomateriais como HAp, fosfatos de cálcio (β-TCP e TTCP), cerâmica de vidro wollastonite (Saadaldin e Rizkalla, 2014), e vidros bioativos podem induzir bioatividade e capacidade de ligação óssea em cerâmica neutra ou ligas de titânio (Ducheyne e Qiu, 1999; Tanzer et al., 2004). A bioatividade é a capacidade dos materiais de induzir uma resposta biológica específica. Osteocondutividade, não-toxicidade, não-inflamatória e não-imunogenicidade são as outras propriedades do HAp que o tornaram um constituinte popular dos materiais restauradores e regenerativos (LeGeros, 1991). A biomassa estimula a proliferação e osteoblastos por expressões gênicas e liberação de íons cálcio, fósforo e silício.

Baseada na degradabilidade das partículas matrizes ou de preenchimento, os biocompósitos são classificados como biodegradáveis, parcialmente biodegradáveis e não-degradáveis. Os andaimes de engenharia de tecidos e suturas reabsorvíveis são exemplos de biocompósitos biodegradáveis. Os cimentos ósseos baseados em PMMA com partículas de enchimento HAp biodegradáveis são biocompósitos parcialmente biodegradáveis, que fornecem uma matriz para a oposição óssea. HAp tem propriedades osteocondutoras e osteoindutoras, o que significa que não só servem como um andaime para os osteoblastos actualmente existentes, como também irão desencadear a formação de novos osteoblastos (Barbieri et al., 2010; Kumar et al., 2013). Os compósitos restauradores e preventivos de resina (polímeros) largamente utilizados na odontologia são exemplos de biocompósitos nãobiodegradáveis. Estes são feitos de matriz polimérica como UDMA, Bis-GMA e PMMA, misturados com partículas de enchimento nãobiodegradáveis. As partículas de enchimento reduzem a contração da polimerização, aumentam a resistência ao desgaste, melhoram a resistência e reduzem a sorção de água dos compósitos. Como resultado, os compósitos de resina mantêm forma, tamanho e aparência junto com suas propriedades mecânicas e físicas ao longo de sua vida útil (Lewandrowski et al., 2002). Embora esses polímeros sejam considerados citotóxicos ou alergênicos em formas não reagidas e possam causar reações inadvertidas especialmente entre a equipe odontológica (Scott et al., 2004; Moharamzadeh et al., 2007), eles são neutros e seguros uma vez polimerizados. Os biocompósitos com matriz polimérica são resistentes à corrosão com maior valor estético em comparação com as ligas metálicas. Eles também apresentam melhor resistência à fadiga e resistência à fratura em comparação com a cerâmica (Furtos et al., 2013); entretanto, não são tão radiopacos quanto as ligas metálicas ou cerâmicas (Furtos et al., 2012).

Um grupo de compósitos dentários bioativos foi desenvolvido para reduzir a atividade cárie, seja pela supressão da atividade prejudicial das bactérias bucais ou pelo aumento da resistência ácida da estrutura dentária. Vidros bioativos contendo 45S5 BAG fillers são introduzidos como selantes de fossa e fissuras devido às atividades de inibição da cárie e propriedades mecânicas e físicas aceitáveis (Yang et al., 2013). Os ionômeros de vidro, ionômeros de vidro modificados por resina e compômeros são outros exemplos de materiais restauradores com estrutura composta, que podem armazenar e liberar flúor no ambiente bucal (Wiegand et al., 2007). O íon flúor pode substituir o hidróxido no cristal HAp, formando fluoroapatite mais resistente a ácidos, facilitar a remineralização do esmalte e inibir o metabolismo de bactérias cariogênicas como Streptococcus mutans (Buzalaf et al., 2011). Os cimentos ósseos podem conter agentes antibacterianos na forma de antibióticos como gentamicina, tobramicina, vancomicina e cefazolina (Bistolfi et al., 2011) ou na forma de partículas de enchimento como nanopartículas de prata ou partículas de hidróxido de cálcio (ver parágrafo abaixo). Demonstra-se que as nanopartículas de prata têm actividade antimicrobiana contra algumas estirpes bacterianas e fungos nocivos como a Candida albicans (Mocanu et al., 2014).

Cura e regeneração de tecidos moles e duros têm sido sempre o foco principal das ciências biomateriais. Provavelmente o exemplo mais popular do material com tal capacidade é o hidróxido de cálcio, que é incorporado como ingrediente principal de alguns dos seladores de canais radiculares e de tampas de celulose usados rotineiramente para provocar a dentinogênese. Estes são usados para selar e proteger o tecido pulpar vital exposto e dar chance de maturação ou fechamento da raiz (apexogênese e apexificação). Os íons hidroxídicos liberados deste cimento induzem pH alcalino, o que causa necrose liquefativa na porção superficial da polpa, enquanto a área mais profunda da polpa retém pH neutro e estimula a formação de tecido duro. Além disso, o ambiente alcalino suprime a atividade bacteriana. O agregado mineral trióxido é outro exemplo desses materiais, que foi introduzido por Torabinejad et al. (1993) como material para o nivelamento da polpa, preenchimento do canal radicular, reparo da perfuração, apexificação, barreiras apicais e revascularização (Nagy et al., 2014). Além disso, os compósitos de materiais bioativos, como a bioglass ou biocerâmica, são usados como revestimento para melhorar a osteointegração de titânio e implantes à base de titânio (Ning e Zhou, 2002; Chu et al., 2006). Deve-se notar que não só a composição, mas também as características estruturais e superficiais dos biomateriais podem também afectar a resposta dos tecidos. Por exemplo, apenas materiais porosos com tamanho de poro superior a 150 µm, quando utilizados em implantes, permitem o crescimento dos tecidos (Li et al., 1994; Simmons et al., 1999).

A adesão à estrutura dentária é outra propriedade desejável dos materiais restauradores. O ionômero de vidro e o ionômero de vidro modificado com resina são exemplos dos materiais com tal capacidade. Sua adesão é através da microretenção e ligação química a íons Ca na estrutura dental (Almuhaiza, 2016). Pelo contrário, os compósitos resinosos convencionais carecem desta propriedade; portanto, necessitam de um agente adesivo para retenção. Compósitos resinosos autoadesivos recém-desenvolvidos mostraram resultados in vivo promissores; entretanto, evidências clínicas suficientes são escassas (Makishi et al., 2015). Os compômeros têm fraca aderência à estrutura dentária, apenas o suficiente para reter pequenas restaurações em áreas de baixa carga de tensão. Geralmente, a capacidade de colagem dos dentes eliminou a necessidade de características de retenção destrutivas no preparo da cavidade e abriu as portas para restaurações menos invasivas.

Cerâmica e compósitos à base de polímeros estão se tornando os materiais restauradores mais populares, principalmente devido ao seu valor estético, durabilidade e propriedades mecânicas progressivamente melhoradas. Eles são fáceis de serem usados com diferentes tonalidades e translucidez para imitar a cor natural do dente ou mascarar os dentes descoloridos. Os compósitos poliméricos podem se fixar diretamente por meio de polimerização química ou por meio de polimerização ativada por luz. Embora o encolhimento por polimerização possa colocar tensão na restauração e na superfície de colagem do dente levando a microinfiltração e cáries recorrentes, na maioria dos casos pode ser controlado de forma confiável por uma correta seleção de casos e técnica de aplicação.