Wear behavior of monolithic zirconia against natural teeth in comparison to two glass ceramics with two surface finishing protocols: an in-vitro study / Comportamento do desgaste da zircônia monolítica frente a dentes naturais em comparação com duas cerâmicas de vidro com diferentes protocolos de acabamento superficial: um estudo in vitro

Objective: To evaluate and compare the wear behavior of three different ceramic systems; monolithic zirconia, lithium di-silicate and nano-fluorapatite glass ceramic with two finishing procedures polishing and glazing, and their effect on the wear of natural tooth antagonists. Material and Methods: Forty two ceramic disc specimens (10mm x3mm) and forty two natural tooth antagonists were used. Samples were divided according to ceramic materials into 3 groups (n = 14). Group I: nano-fluorapatite glass ceramic (FLU) (IPS e.max Ceram), Group II: lithium disilicate (LD) (IPS e.max CAD) and group III: monolithic zirconia (ZIR) (ZirkoZahn Prettau). Each group was further subdivided into two subgroups (n = 7), according to the surface finish: Polishing (P) and glazing (G). Specimens were subjected to a custom designed two-body wear simulator. Quantitative wear assessment was carried out using weight loss measurements. Scanning electron microscope was used for characterization of wear patterns. Kruscal Wallis and Dunn's tests were used to compare between weight loss of the three ceramic materials. Whitney U test was used to compare the weight loss between the two surface finish protocols. Wilcoxon Signed rank test was used to compare the weight loss between ceramic specimens and antagonist teeth (p ≤ 0.05). Paired t-test was used to compare weight loss before and after wear test. Results: After wear, LD and FLU had the highest weight loss values compared to ZIR (p < 0.05). For teeth, there was no significant difference between the weight loss values with the three materials (p > 0.05). P and G specimens showed no significant difference in weight loss values. SEM images of the wear patterns verified the previous analysis. Conclusion: ZIR is more wear resistant than LD and FLU. However, the surface treatment had no impact on the wear behavior. (AU)

Objetivo: Avaliar e comparar o comportamento ao desgaste de três diferentes sistemas cerâmicos; zircônia monolítica, di-silicato de lítio e vitrocerâmica de nano-fluorapatita com dois procedimentos de polimento e glaze, e seu efeito no desgaste de dentes naturais antagonistas. Material e Métodos: Foram utilizadas quarenta e duas amostras de discos cerâmicos (10 mm x 3 mm) e quarenta e dois dentes naturais como antagonistas. As amostras foram divididas de acordo com o material cerâmico em 3 grupos (n = 14). Grupo I: vitrocerâmica nano-fluorapatita (FLU) (IPS e.max Ceram), Grupo II: dissilicato de lítio (LD) (IPS e.max CAD) e grupo III: zircônia monolítica (ZIR) (ZirkoZahn Prettau). Cada grupo foi subdividido em dois subgrupos (n = 7), de acordo com o acabamento da superfície: Polimento (P) e Glaze (G). As amostras foram submetidas a um simulador de desgaste de dois corpos projetado. A avaliação quantitativa do desgaste foi realizada usando medidas de perda de massa. Microscópio eletrônico de varredura foi utilizado para caracterização de padrões de desgaste. Os testes de Kruscal Wallis e Dunn foram usados para comparar a perda de massa dos três materiais cerâmicos. O teste U de Whitney foi utilizado para comparar a perda de massa entre os dois protocolos de acabamento superficial. O teste de Wilcoxon Signed Rank foi utilizado para comparar a perda de massa entre amostras de cerâmica e os dentes antagonistas (p ≤ 0,05). O teste t pareado foi utilizado para comparar a perda de massa antes e depois do teste de desgaste. Resultados: Após o desgaste, LD e FLU apresentaram os maiores valores de perda de massa em comparação ao ZIR (p < 0,05). Para os dentes, não houve diferença significativa entre os valores de perda de massa com os três materiais (p > 0,05). As amostras de P e G não mostraram diferença significativa nos valores de perda de massa. Imagens SEM dos padrões de desgaste confirmaram a análise anterior. Conclusão: O ZIR é mais resistente ao desgaste do que LD e FLU. No entanto, o tratamento de superfície não teve impacto no comportamento do desgaste. (AU)

Reinforced glass-ceramics: parametric inspection of three-dimensional wear and volumetric loss after chewing simulation

Abstract The aim of this study was to investigate the three-dimensional wear, volumetric loss and surface roughness after chewing simulation of two glass ceramics. Lithium disilicate (LD, Emax CAD, Ivoclar) and Zirconia reinforced lithium silicate (ZLS, Vita Suprinity, Vita Zhanfabrick) discs (n=20/g) were scanned to obtain stereolithography (STL) files for each sample. All discs were submitted to chewing simulation with sliding configuration (30 N, 300,000 cycles, 6 mm and 1.7 Hz) with steatite as antagonist. The samples were then scanned again and the volume loss and the deepest defect depth was measured using the superimposed file from the baseline using three-dimensional digital parametric inspection software (GOM Inspect, Braunschweig, Germany). Surface roughness (Ra and Rz) was analyzed with a contact profilometer. Data were analyzed by one-way ANOVA and Tukey test (α=0.5%). ANOVA showed significant differences among the groups. Considering the ceramic volume loss, wear depth defect length and Rz roughness, LD (-22.09±5.57%; 0.80±0.06 µm; 3.08±1.02 µm) showed higher mean values than ZLS (-15.67±4.51%; 0.56±0.09 µm; 1.51±0.90 µm). Ra mean values were similar for both materials (p=0.064). All discs exhibited slight surface scratches along with the sliding direction with pitted wear patterns, while large cracks were observed on wear traces. These same areas can be identified in blue, overlapping the STL files before and after chewing simulation in inspection software. The linear reduction generated by sliding contact shows a graph with a similar wear pattern shape. ZLS was more resistant to wear than LD, with less volume loss and shallower surface defects.

Resumo O objetivo deste estudo foi investigar o desgaste tridimensional, perda volumétrica e rugosidade após a simulação de mastigação de dois materiais vitro-cerâmicos. Discos de dissilicato de lítio (LD, Emax CAD, Ivoclar) e silicato de lítio reforçado com zircônia (ZLS, Vita Suprinity, Vita Zhanfabrick) (n=20/g) foram confeccionados e digitalizados para obtenção de arquivos de estereolitografia (STL) de cada amostra. Todos os discos foram submetidos à simulação de mastigação com configuração deslizante (30 N, 300.000 ciclos, 6 mm e 1,7 Hz) com esteatita como antagonista. As amostras foram escaneadas novamente e a perda de volume e o defeito mais profundo foram medidos usando o arquivo sobreposto da linha de base através de um software de inspeção paramétrica digital e tridimensional (GOM Inspect, Braunschweig, Alemanha). A rugosidade superficial (Ra e Rz) foi avaliada através de rugosímetro de contato. Os resultados foram analisados por ANOVA 1-fator e teste Tukey (α=0,5%). ANOVA mostrou diferenças significantes entre os grupos. Considerando a perda de volume cerâmico, comprimento do defeito e rugosidade Rz, LD (-22,09±5,57%; 0,80±0,06 µm; 3,08±1.02 µm) apresentou valores médios superiores a ZLS (-15,67±4,51%; 0,56±0,09 µm; 1.51±0.90 µm). Todos os discos exibiram pequenos arranhões na superfície conforme a direção de deslizamento com padrões de desgaste, enquanto grandes ranhuras foram observadas nos traços de desgaste. Essas mesmas áreas podem ser identificadas em azul, sobrepondo os arquivos STL antes e depois da simulação de mastigação no software de inspeção. A redução linear gerada pelo contato deslizante mostra um gráfico com uma forma de padrão de desgaste semelhante. ZLS foi mais resistente ao desgaste do que LD, com menor perda de volume e menores defeitos superficiais.