Study of porcelain-zirconia composites for dental applications

Materiais compósitos restauradores representam um dos mais bem sucedidos biomateriais na pesquisa moderna, na substituição do tecido biológico em aparência e função. Nesta linha, a porcelana feldspática tem sido largamente usada em odontologia devido suas interessantes qualidades como estabilidade de cor, propriedades estéticas, elevada durabilidade mecânica, biocompatibilidade, baixa condutividade térmica e elevada resistência ao desgaste. Entretanto, este material é frágil e pode falhar em ambiente oral devido ao micro-vazamento, baixa resistência à tração, descolagem ou fratura. Assim, para melhorar as propriedades mecânicas da porcelana, a zircônia parcialmente estabilizada com Ítria (Y-TZP) pode ser uma boa alternativa para fortalecer e produzir infraestruturas totalmente cerâmicas (coroas e próteses parciais fixas). Portanto, este estudo tem por objetivo avaliar as propriedades mecânicas e características microestruturais da porcelana reforçada com zircônia (3Y-TZP) em diferentes conteúdos e as variáveis que afetam as propriedades mecânicas destes materiais. O estudo de caracterização revelou que a zircônia comercial apresenta melhores resultados quando comparada com a zircônia sintetizada pelo CPM. Assim, os estudos seguintes utilizaram a zircônia comercial para todos os testes requeridos. As partículas de zircônia apresentam elevadas propriedades mecânicas quando comparadas a zircônia aglomerada. Os diferentes conteúdos revelam que as propriedades mecânicas dos compósitos aumentam com o aumento do conteúdo volumétrico até 30% vol.% (198,5Mpa), ou seja, maior resistência à flexão quando comparada com os outros compósitos. Do mesmo modo, a resistência ao desgaste para os compósitos com (30%, vol.% de zircônia) apresenta valores superiores quando comparado aos demais compósitos. Na adesão cerâmico-cerâmico a porcelana exibe elevada adesão para a superfície de zircônia porosa quando comparada a superfície rugosa. Os furos superficiais (PZ) e aplicação de compósitos com camada intermediária (RZI) na zircônia causam separadamente uma melhoria da resistência ao cisalhamento da zircônia-porcelana quando comparados as amostras convencionais de zircônia-porcelana (RZ), embora não sejam estatisticamente significativas (p>0.05). A presença de uma camada intermediaria produz um aumento significativo na força de ligação (~55%) em relação as amostras convencionais (RZ). Portanto, a correta a correta configuração e tratamento superficial podem produzir subestruturas com qualidade e força de ligação adequadas aos requisitos odontológicos.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

All-ceramic restorations have been widely used as aesthetic standard in nowadays dentistry, to replace the tooth structure (appearance and function). However, failures associated with chipping and delamination of the veneering porcelain from zirconia substructure still high when compared to metal-ceramic systems. This study aimed address these problems by improving the mechanical strength of veneering porcelain and by improving its adhesion to zirconia substrate. First, the addition of a stronger ceramic second phase (zirconia particles) to feldspathic porcelain was studied. This study began with the preliminary characterization of zirconia synthesized by Complex Polymerization Method (CPM) and commercial zirconia. It was found that the synthesized zirconia did not show improved properties when compared to commercial zirconia. Commercial zirconia powders were thus used thereafter. The influence of the type of powder (pre-sintered or agglomerated) in the mechanical properties and wear of porcelain composites (20vol.%) was evaluated. The pre-sintered powders increased the mechanical strength and wear of the composites compared to agglomerated powders. Then, it was determined the amount of second phase (0-50vol.%) that maximizes the mechanical properties of the porcelain-zirconia composites. It was concluded that the composites with 30vol.% of zirconia showed the best results for wear and flexural strength (198.5MPa). Finally, it was evaluated the influence of the type of surface treatment (sandblasting or holes) and the deposition of a composite interlayer (porcelain reinforced with 30vol.% of zirconia), on the zirconia surface, on the bond strength between the veneering porcelain and the zirconia substructure. The highest bond strength values were found for specimens having simultaneously holes on the surface of zirconia and the composite interlayer between the zirconia substructure and the veneering porcelain (138 ± 19MPa). It was demonstrated that the correct configuration of the interface between the zirconia substructure and the veneering porcelain can lead to all-ceramic restorations with enhanced mechanical strength and improved clinical performance.