Resistência à fadiga cíclica de estruturas cerâmicas multilayers em modelos tradicionais e bioinspirados / Cyclic fatigue resistance of multilayer ceramic structures in traditional and bioinspired models

Este estudo avaliou a resistência à fadiga cíclica de estruturas em forma de disco cerâmico multicamada de configuração tradicional (T) e bionispirado em macroescala (B), cimentadas de forma adesiva ao substrato analógo à dentina. As amostras foram produzidas com zircônia (Ø = 10 mm, espessura = 0,5 mm) e cerâmica feldspática (Ø = 10 mm, espessura = 1,5 mm) e foram unidas com três técnicas diferentes (n = 15): Injeção (inj); com vidro de fusão Crystal Connect (cv) e técnica cimentada (cim). Para a configuração tradicional a zircônia foi a infraestrura sobre qual a cerâmica feldspática foi aderida. Para os bioinspirados, a zircônia foi a supraestrutura e a cerâmica feldspática foi a infraestrutura. Os discos foram cimentados em resina G-10 (Ø = 10 mm, espessura = 1,5 mm). As amostras foram testadas sob a abordagem de fadiga cíclica até apresentar alguma trinca observada por transluminação. O método stepwise: 20 Hz, seguidos por etapas incrementais de 200 N a cada 10 x 103ciclos, com carga inicial de 600 N até 2600 N com pistão de 40 mm de diâmetro e célula de carga de 5 KN (Instron Electropuls E 3000, Instron, Glenview, IL, EUA). Todas as amostras foram analisadas estereomicroscópio para determinar o tipo de falha e uma amostra representativa de cada grupo foi analisada no microscópio eletrônico de varredura (MEV). As configurações bioinspiradas testadas foram estatisticamente semelhantes (p > 0,05) e não aumentaram a sobrevivência à fadiga das estruturas comparadas com a técnica tradicional. A bioinspiração apresentou predominantemente trincas radias e únicas. A gradação do modulo elástico em macroescala e a configuração das estruturas. A utilização do conector vítreo se mostro favorável para diminuir das trincas no material análogo á dentina.

This study evaluated the cyclic fatigue resistance of multilayer ceramic discshaped structures of traditional configuration (T) and macroscale bionispirate (B), cemented adhesively to the substrate analogic to dentin. The samples were produced with zirconia (Ø = 10 mm, thickness = 0.5 mm) and feldspar ceramics (Ø = 10 mm, thickness = 1.5 mm) and were joined with three different techniques (n = 15): Injection (inj); with Crystal Connect melting glass (cv) and cemented technique (Cim). For the traditional configuration zirconia was the infraestrura on which the feldspathic ceramic was adhered. For the bioinspired, zirconia was the superstructure, and feldspathic ceramics was the infrastructure. The discs were cemented in G-10 resin (Ø = 10 mm, thickness = 1.5 mm). The samples were tested under the cyclic fatigue approach until some crack was observed by translumination. The stepwise method: 20 Hz, followed by incremental steps of 200 N every 10 x 103 cycles, with initial charge from 600 N to 2600 N (40 mm diameter piston) and 5 KN load cell (Instron Electropuls E 3000, Instron, Glenview, IL, USA). All samples were analyzed stereomicroscopically to determine the type of failure and a representative sample of each group was analyzed in the scanning electron microscope (SEM). The bioinspired configurations tested were statistically similar (p > 0.05) and did not increase the fatigue survival of the structures compared to the traditional technique. The bioinspiration presented predominantly radial and unique cracks. The use of the vitreous connector was favorable to decrease the cracks in the analogous dentin material.

Distribuição de tensões e probabilidade de falha de coroas totais em zircônia tradicional, graduada e bioinspirada / Stress distribution and failure probability of all ceramic crowns in traditional, graded and bioinspired zirconia

O objetivo foi avaliar a probabilidade de falha de coroas de zircônia-porcelana com e sem infiltração de sílica (gradação) da zircônia, em disposição tradicional, graduada e bioinspirada, através da análise de Weibull e de elementos finitos pelo critério de Tensão Máxima Principal. Foram utilizados cem preparos anatômicos de primeiro molar superior (26) confeccionados em resina epóxi- Nema G10, que foram divididos em quatro grupos: Tradicional: infraestrutura em zircônia (Zircônia ConvencionalIncoris ZI, Sirona, Brasil) e cobertura de porcelana (Cerâmica Feldspática-Cerec Blocs); Graduada: infraestrutura em zircônia infiltrada por sílica e cobertura de porcelana; Bioinspirada: infraestrutura em porcelana e cobertura com zircônia (Zircônia translúcida-Incoris TZI, Sirona, Brasil); e Bioinspirada Graduada: infraestrutura em porcelana e cobertura com zircônia infiltrada por sílica. A porção mais externa de todas as coroas foi revestida com uma camada glaze. A carga para fadiga deslizante foi de 100 N. Então os espécimes foram ciclados mecanicamente em um simulador de ciclos mastigatórios no qual uma ponta aplicadora fez 2.106 ciclos a uma frequência de 4 Hz. A cada 500.000 ciclos as coroas foram avaliadas quanto à presença de falhas (trincas, lascamentos ou descolamento entre porcelana e zircônia, fraturas catastróficas), em estereomicroscópio. Os tipos de falhas predominantes para as coroas Tradicional e Graduada foram delaminação e trincas, respectivamente. Os parâmetros de Weibull (beta e eta), com intervalo de confiança bilateral de 95% foram respectivamente: Tradicional - 1,29 e 0,23 E+07 ciclos; Graduada - 1,95 e 0,23 E+07 ciclos; Bioinspirada - 1,00 e 1,67 E+07 ciclos e Bioinspirada graduada - 1,00 1,67 E+07 ciclos. As coroas Tradicionais e Graduadas apresentaram maior susceptibilidade à falha por fadiga e as Bioinspiradas e Bioinspiradas graduadas não demonstraram susceptibilidade à fadiga. Ainda, através da Análise de elementos finitos, pôde-se verificar que as coroas bioinspiradas e bioinspiradas graduadas apresentaram a melhor distribuição de tensões tanto sobre a coroa quanto para a estrutura dentária. As diferentes configurações de restauração apresentaram diferentes probabilidades de falha após o ensaio de fadiga deslizante, sendo que as coroas Bioinspirada e Bioinspirada Graduada apresentam a menor probabilidade de falha e melhor distribuição de tensões, podendo ser consideradas restaurações mais duradouras em longo prazo(AU)

The objective was to evaluate the failure probability of zirconia-porcelain crowns with and without silica infiltration (graded material) of the zirconia, using traditional, graded and bio-inspired design, through Weibull and finite element analysis by maximum principal stress. One hundred anatomical preparations of first upper molar were made of epoxy resin Nema G10 and divided into four groups: Traditionalzirconia (Conventional zirconia -Incoris ZI, Sirona, Brazil) and porcelain cover (Feldsphatic ceramic-Cerec Blocks); Graded- infrastructure in zirconia silica infiltrated and porcelain cover; Bioinspired- porcelain infrastructure and zirconia cover (Trasnlucent zirconia-Incoris TZI, Sirona, Brazil); and Graded Bioinspired- porcelain infrastructure and zirconia infiltrated by silica cover. The outermost portion of all crowns was coated with a glaze layer. The load for sliding fatigue was 100 N. Then the specimens were mechanically cycled in a masticatory cycle simulator for 2 x 106 cycles at 4 Hz of frequency. Every 500k cycles the crowns were evaluated in stereomicroscope for failures presence (cracks, chipping or detachment between porcelain and zirconia, or catastrophic fractures). The predominant failure types for the Traditional and Graded crowns were delamination and cracking, respectively. The Weibull parameters (beta and eta) with 95% bilateral confidence interval were respectively: Traditional - 1.29 and 0.23 E + 07 cycles; Graded - 1.95 and 0.23 E + 07 cycles; Bioinspired - 1,00 and 1,67 E + 07 cycles and Graded Bioinspired - 1,00 1,67 E + 07 cycles. The Traditional and Graded crowns presented greater susceptibility to failure due to fatigue and the Bioinspired and Graded Bioinspired crowns showed no susceptibility to fatigue. Also, through the finite elements analysis, it was verified that the Bioinspired and Graded Bioinspired crowns presented the best stress distribution on both crown and dental structure. The different restoration configurations presented different failure probabilities after the sliding fatigue test. Bioinspired and Graded Bioinspired crowns had the lowest failure probability and better stress distribution, which may be considered lasting restorations in the long term(AU)