Residual stress estimated by nanoindentation in pontics and abutments of veneered zirconia fixed dental prostheses

Abstract Glass ceramics' fractures in zirconia fixed dental prosthesis (FDP) remains a clinical challenge since it has higher fracture rates than the gold standard, metal ceramic FDP. Nanoindentation has been shown a reliable tool to determine residual stress of ceramic systems, which can ultimately correlate to failure-proneness. Objectives: To assess residual tensile stress using nanoindentation in veneered three-unit zirconia FDPs at different surfaces of pontics and abutments. Methodology: Three composite resin replicas of the maxillary first premolar and crown-prepared abutment first molar were made to obtain three-unit FDPs. The FDPs were veneered with glass ceramic containing fluorapatite crystals and resin cemented on the replicas, embedded in epoxy resin, sectioned, and polished. Each specimen was subjected to nanoindentation in the following regions of interest: 1) Mesial premolar abutment (MPMa); 2) Distal premolar abutment (DPMa); 3) Buccal premolar abutment (BPMa); 4) Lingual premolar abutment (LPMa); 5) Mesial premolar pontic (MPMp); 6) Distal premolar pontic (DPMp); 7) Buccal premolar pontic (BPMp); 8) Lingual premolar pontic (LPMp); 9) Mesial molar abutment (MMa); 10) Distal molar abutment (DMa); 11) Buccal molar abutment (BMa); and 12) Lingual molar abutment (LMa). Data were assessed using Linear Mixed Model and Least Significant Difference (95%) tests. Results: Pontics had significantly higher hardness values than premolar (p=0.001) and molar (p=0.007) abutments, suggesting lower residual stress levels. Marginal ridges yielded higher hardness values for connectors (DPMa, MMa, MPMp and DPMp) than for outer proximal surfaces of abutments (MPMa and DMa). The mesial marginal ridge of the premolar abutment (MPMa) had the lowest hardness values, suggesting higher residual stress concentration. Conclusions: Residual stress in three-unit FDPs was lower in pontics than in abutments. The outer proximal surfaces of the abutments had the highest residual stress concentration.

In vitro and in vivo biocompatibility of reoss® in powder and putty configurations

Article This study evaluated comparatively two configurations (powder and putty) of a composite biomaterial based on PLGA (Poly(lactide-co-glycolide)/nanoescale hydroxyapatite (ReOss®, Intra-Lock International) through microscopic morphology, in vitro cytotoxicity, biocompatibility and in vivo response as a bone substitute. SEM and EDS characterized the biomaterials before/after grafting. Cytocompatibility was assessed with murine pre-osteoblasts. Osteoconductivity and biocompatibility were evaluated in White New Zealand rabbits. Both configurations were implanted in the calvaria of eighteen animals in non-critical size defects, with blood clot as the control group. After 30, 60 and 90 days, the animals were euthanized and the fragments containing the biomaterials and controls were harvested. Bone blocks were embedded in paraffin (n=15) aiming at histological and histomorphometric analysis, and in resin (n=3) aiming at SEM and EDS. Before implantation, the putty configuration showed both a porous and a fibrous morphological phase. Powder revealed porous particles with variable granulometry. EDS showed calcium, carbon, and oxygen in putty configuration, while powder also showed phosphorus. After implantation EDS revealed calcium, carbon, and oxygen in both configurations. The materials were considered cytotoxic by the XTT test. Histological analysis showed new bone formation and no inflammatory reaction at implant sites. However, the histomorphometric analysis indicated that the amount of newly formed bone was not statistically different between experimental groups. Although both materials presented in vitro cytotoxicity, they were biocompatible and osteoconductive. The configuration of ReOss® affected morphological characteristics and the in vitro cytocompatibility but did not impact on the in vivo biological response, as measured by the present model.

Resumo Este estudo avaliou comparativamente duas configurações (pó e massa) de um biomaterial composto com base de PLGA (Poli(láctico-co-glicólico)/hidroxiapatita em nanoescala (ReOss®, Intra-Lock International) através da morfologia microscópica, citotoxicidade in vitro, biocompatibilidade e resposta in vivo como substituto ósseo. MEV e EDS caracterizaram os biomateriais antes/após o enxerto. A citocompatibilidade foi avaliada em pré-osteoblastos murinos. A osteocondutividade e a biocompatibilidade foram avaliadas em coelhos Branco da Nova Zelândia. Ambas as configurações foram implantadas na calvária de dezoito animais em defeitos não-críticos, com coágulo sanguíneo como grupo controle. Após 30, 60 e 90 dias, os animais foram eutanasiados e os fragmentos contendo os biomateriais e controles coletados. Blocos ósseos foram embebidos em parafina (n=15) destinados às análises histológica e histomorfométrica, e em resina (n=3) destinadas à MEV e EDS. Antes da implantação, a configuração massa mostrou ambas fases morfológicas porosa e fibrosa. O pó revelou partículas porosas com granulometria variável. EDS mostrou cálcio, carbono e oxigênio na configuração massa, enquanto o pó mostrou também fósforo. Após a implantação a EDS revelou cálcio, carbono e oxigênio em ambas configurações. Os materiais foram considerados citotóxicos pelo teste XTT. A análise histológica mostrou nova formação óssea e nenhuma reação inflamatória nos sítios de implante. Entretanto, a análise histomorfométrica indicou que a quantidade de osso neoformado não foi estatisticamente diferente entre os grupos experimentais. Embora ambos os materiais tenham apresentado citotoxicidade in vitro, foram biocompatíveis e osteocondutores. A configuração do ReOss® afetou as características morfológicas e a citocompatibilidade in vitro, porém não impactou a resposta biológica in vivo, como medido pelo presente modelo.

NanoSynt: avaliação histológica e histomorfométrica de um novo substituto ósseo. O uso da nanotecnologia na conquista de um melhor padrão de osteocondução / NanoSynt: histological and histomorphometric analyses of a new bone substitute. The use of nanotechnology towards a better osteoconductive pattern

Objetivo: apresentar os resultados histológicos e histomorfométricos do uso de três substitutos ósseos disponíveis comercialmente, com relação à sua capacidade de regeneração óssea. Material e métodos: foram utilizados três biomateriais para preenchimento de defeitos críticos na calvária de coelhos, e mantidos por quatro e oito semanas in vivo. Resultados: do ponto de vista morfológico, um padrão de cicatrização semelhante foi observado para os três diferentes materiais, em que a formação do osso foi observada a partir das margens para o centro do defeito, nos tempos decorridos in vivo. De um ponto de vista quantitativo, o material NanoSynt apresentou maiores níveis médio de formação óssea, quantidade de biomaterial e de manutenção de espaço do defeito in vivo, quando comparado aos outros dois biomateriais. Conclusão: todos os substitutos ósseos utilizados apresentaram características de biocompatibilidade, não interferindo negativamente no processo de reparo. Entretanto, o biomaterial sintético NanoSynt apresentou maior nível de formação óssea e manutenção do espaço do defeito, quando comparado aos materiais Boneceramic e Bio-Oss durante os dois períodos in vivo do presente estudo (quatro e oito semanas).

Objective: to present the histological and histomorphometric results on the use of three commercially available bone substitutes with respect to its capacity of bone regeneration. Material and methods: three biomaterials were used to fill critical defects in the calvaria of rabbits kept 4 and 8 weeks in vivo. Results: from the morphological point of view, a similar pattern of healing was observed for three different materials, in which bone formation was observed from the margins to the center of the deffect, according to evaluated periods. From a quantitative point of view, the NanoSynt material exhibited higher mean levels of bone formation, amount of biomaterial, and space maintenance defect in vivo when compared to the other two biomaterials. Conclusion: all bone substitutes used showed biocompatibility and does not interfere negatively in the repair process. However, the synthetic biomaterial NanoSynt showed higher levels of bone formation and maintenance of the area of the defect when compared to materials BoneCeramic and Bio-Oss during the two periods in vivo in the present study (4 and 8 weeks).

Mechanical testing of thin-walled zirconia abutments

Although the use of zirconia abutments for implant-supported restorations has gained momentum with the increasing demand for esthetics, little informed design rationale has been developed to characterize their fatigue behavior under different clinical scenarios. However, to prevent the zirconia from fracturing, the use of a titanium connection in bi-component aesthetic abutments has been suggested. Objective: Mechanical testing of customized thin-walled titanium-zirconia abutments at the connection with the implant was performed in order to characterize the fatigue behavior and the failure modes for straight and angled abutments. Material and Methods: Twenty custom-made bi-component abutments were tested according to ISO 14801:2007 either at a straight or a 25° angle inclination (n=10 each group). Fatigue was conducted at 15 Hz for 5 million cycles in dry conditions at 20°C±5°C. Mean values and standard deviations were calculated for each group. All comparisons were performed by t-tests assuming unequal variances. The level of statistical significance was set at p≤0.05. Failed samples were inspected in a polarized-light and then in a scanning electron microscope. Results: Straight and angled abutments mean maximum load was 296.7 N and 1,145 N, the dynamic loading mean Fmax was 237.4 N and 240.7 N, respectively. No significant differences resulted between the straight and angled bi-component abutments in both static (p=0.253) and dynamic testing (p=0.135). A significant difference in the bending moment required for fracture was detected between the groups (p=0.01). Fractures in the angled group occurred mainly at the point of load application, whereas in the straight abutments, fractures were located coronally and close to the thinly designed areas at the cervical region. Conclusion: Angled or straight thin-walled zirconia abutments presented similar Fmax under fatigue testing despite the different bending moments required for fracture...

Effect of 2 percent iodine disinfecting solution on bond strength to dentin

INTRODUCTION: Disinfection of dentin surfaces is desirable so long as it does not interfere with subsequent bonding of adhesive resins. OBJECTIVE: To test the null hypothesis that bond strengths to dentin are not affected by previous application of an iodine disinfecting solution. MATERIALS AND METHODS: Twenty-four extracted non-carious molars were selected. Occlusal enamel was removed producing a flat dentin substrate. Test teeth were all treated with 2 percent Iodine disclosing/disinfecting solution (I2DDS) for 20 sec and rinsed for 20 sec followed by the application of self- or total- etching bonding systems, generating five adhesive groups (n=3): Single Bond; ; Prime & Bond NT; Clearfil SE Bond; Opti-Bond Plus. The control groups (n=3 per adhesive) had no disclosing/disinfectant application prior to adhesive application. A 4-mm thick resin restoration was built up on each tooth for microtensile testing. Statistical analyses between experimental and control groups were performed by student's t-test (alpha= 0.05). RESULTS: In general, experimental groups (previously treated with I2DDS) showed significantly lower bond strength values when compared with their respective controls (p<0.05), except for group Prime &Bond I2 that did not significantly differ from its control (p>0.05). CONCLUSION: Acetone-base adhesive systems seem not to be affected by the application of I2DDS prior to etching and bonding procedures.

INTRODUÇÃO: A desinfecção das superfícies de dentina é desejada desde que não haja interferência na adesão dos agentes adesivos. OBJETIVO: Testar a hipótese nula de que a resistência adesiva não é afetada pela aplicação prévia de uma solução desinfetante de iodo. MATERIAL AND MÉTODO: Vinte e quatro molares hígidos foram selecionados. O esmalte oclusal destes dentes foi removido, e sobre as superfícies planas de dentina expostas foi aplicada da solução desinfetante de Iodo a 2 por cento (I2DDS), que permaneceu sobre a superfície por 20 s e foi lavada por 20 s com água deionizada. Sobre as superfícies desinfetadas foram aplicados um dos seguintes sistemas adesivos (n=3): Single Bond; Prime & Bond NT; Clearfil SE Bond; Opti-Bond Plus. Os grupos controle (n=3) não tiveram a supeficie de dentina tratada com I2DDS antes dos precedimentos adesivos. Em todos os grupos, após hibridização da dentina, foi construída uma "restauração" de resina composta com cerca de 4 mm de espessura. Após 7 dias de armazenagem em água destilada, os dentes foram secionados de modo a originarem espécimes a serem submetidos ao teste de microtração (palitos). Análise estatística para comparação dos dados foi realizada pelo teste t de student (alfa=0,05). RESULTADOS: De forma geral, os grupos experimentais (tratados com I2DDS) apresentraram resistência adesiva significativamente menor do que os respectivos grupos controle (p<0.05), exceção se fez apenas para o grupo P&BI2, que não diferiu significativamente de seu grupo controle P&BC (p>0.05). Assim, a hipótese nula deve ser rejeitada para os adesivos a base de etanol e/ou a base de água, mas aceita para o adesivo a base de acetona. CONCLUSÃO: O uso da solução experimental de iodo previamente à realização dos procedimentos adesivos afetou a efetividade da união à dentina apenas quando do emprego de sistemas adesivos a base de etanol e/ou água.

Evaluation of an IBAD thin-film process as an alternative method for surface incorporation of bioceramics on dental implants: a study in dogs

Recobrimentos biocerâmicos de baixa espessura são potenciais alternativas para compensar as limitações de outros recobrimentos biocerâmicos disponíveis comercialmente como o plasma spray de hidroxiapatita, onde a dissolução desigual e a presença de uma fraca interface metal-cerâmica são problemas inerentes ao seu processamento. O propósito desta investigação foi determinar os níveis de atividade óssea total e específica a uma área (0.5 mm da superfície do implante) ao redor de um implante de liga de titânio (superficie jateada seguida de ataque ácido) recoberto com um filme biocerâmico de baixa espessura processado através de deposição auxiliada por feixe iônico, contra um implante de liga de titânio sem recobrimento biocerâmico em cães. O modelo cirúrgico utilizou a epífise proximal da tibia, com quatro implantes colocados em cada uma, onde permaneceram por um período de 2 e 4 semanas. Oxitetraciclina (10 mg/Kg) foi administrada 48 horas antes dos animais serem sacrificados. As tíbias foram dissecadas, reduzidas a blocos, e processadas para análise em microscópio ótico. Microfotografias com aumento de 20x foram obtidas da região perimetral do implante e foram alinhadas para análise da resposta biológica total. Subsequentemente, quatro micro-fotografias com aumento de 40x, sub- divididas em retângulos, foram obtidas de um dos lados do implante para quantificação da área marcada por tetraciclina. Os resultados mostraram biocompatibilidade e osseocondutividade dos implantes de liga de titânio com ou sem filme biocerâmico de baixa espessura. Análise da área marcada por tetraciclina mostrou que os implantes com recobrimento apresentaram uma maior atividade óssea total e específica ao redor do implante em 2 e 4 semanas. Os valores de atividade óssea específica à área adjacente à superfície do implante foram significantemente maiores comparados aos valores obtidos em regiões afastadas dos implantes com ou sem recobrimento biocerâmico. De acordo com os resultados obtidos neste estudo, concluímos que os implantes com recobrimento biocerâmico de baixa espessura aumentaram a resposta biológica após 2 e 4 semanas de tempo de implantação.

Evaluation of an IBAD thin-film process as an alternative method for surface incorporation of bioceramics on dental implants: a study in dogs%Avaliação de um recobrimento de baixa espessura processado pela deposição assistida por feixe iônico como alternativa para a incorporação de biocerâmicas em implantes dentários: estudo em cães

Recobrimentos biocerâmicos de baixa espessura são potenciais alternativas para compensar as limitações de outros recobrimentos biocerâmicos disponíveis comercialmente como o plasma spray de hidroxiapatita, onde a dissolução desigual e a presença de uma fraca interface metal-cerâmica são problemas inerentes ao seu processamento. O propósito desta investigação foi determinar os níveis de atividade óssea total e específica a uma área (0.5 mm da superfície do implante) ao redor de um implante de liga de titânio (superficie jateada seguida de ataque ácido) recoberto com um filme biocerâmico de baixa espessura processado através de deposição auxiliada por feixe iônico, contra um implante de liga de titânio sem recobrimento biocerâmico em cães. O modelo cirúrgico utilizou a epífise proximal da tibia, com quatro implantes colocados em cada uma, onde permaneceram por um período de 2 e 4 semanas. Oxitetraciclina (10 mg/Kg) foi administrada 48 horas antes dos animais serem sacrificados. As tíbias foram dissecadas, reduzidas a blocos, e processadas para análise em microscópio ótico. Microfotografias com aumento de 20x foram obtidas da região perimetral do implante e foram alinhadas para análise da resposta biológica total. Subsequentemente, quatro micro-fotografias com aumento de 40x, sub- divididas em retângulos, foram obtidas de um dos lados do implante para quantificação da área marcada por tetraciclina. Os resultados mostraram biocompatibilidade e osseocondutividade dos implantes de liga de titânio com ou sem filme biocerâmico de baixa espessura. Análise da área marcada por tetraciclina mostrou que os implantes com recobrimento apresentaram uma maior atividade óssea total e específica ao redor do implante em 2 e 4 semanas. Os valores de atividade óssea específica à área adjacente à superfície do implante foram significantemente maiores comparados aos valores obtidos em regiões afastadas dos implantes com ou sem recobrimento biocerâmico. De acordo com os resultados obtidos neste estudo, concluímos que os implantes com recobrimento biocerâmico de baixa espessura aumentaram a resposta biológica após 2 e 4 semanas de tempo de implantação

Determination of osseoactivity gradients around two implant surfaces / Determinação de gradientes de osseoatividade ao redor de duas superfícies de implantes

A incorporação de biocerâmicas na superfície de implantes dentários tem sido utilizada na tentativa de se aumentar a resposta biológica aos materiais. O propósito desta investigação foi analisar gradientes de osseoatividade em função da distância da superfície de um implante com recobrimento de surperfície de baixa espessura depositado com auxílio de feixe iônico comparado a um implante com jateamento de óxido de alumínio/ banho ácido em 2 e 4 semanas de implan-tação em um modelo animal laboratorial. Quatro implantes foram colocados em cada tíbia, onde permaneceram por 2 e 4 semanas in-vivo. 10 mg/Kg de oxitetraciclina foram administradas como marcador biológico. As tíbias foram dissecadas e subsequentemente processadas para análise de fluorescência em microscópio. Quatro microfotografias (magnificação de 40 vezes, divididas em retângulos) foram tiradas ao redor de um dos lados do implante para quantificação da área marcada por tetraciclina em função da distância da superfície do implante, e equações lineares foram obtidas com a ajuda de um programa de computador. A quantificação da área marcada por tetraciclina (atividade óssea) mostrou valores maiores na região adjacente à superfície do implante para todos os grupos, e esses valores diminuiram com o aumento da distância. Os implantes com recobrimento de baixa espessura (grupo de 4 semanas) apresentaram maior atividade óssea em todas as distâncias. O intervalo até 0.5mm da superfície do implante foi a área de maior atividade óssea em todos os grupos, exceto no grupo de 4 semanas com recobrimento de baixa espessura, onde a área de maior atividade foi expandida até 1mm da superfície do implante. Equações lineares revelaram inclinações negativas de maior magnitude para recobrimento de baixa espessura durante os dois períodos avaliados. O gradiente de atividade ao redor dos implantes foi entre 0.5 e 1mm da superfície do implante e mostrou-se afetado pelo tratamento de superfície.