Caracterização mecânica, termodinâmica e química de fios CuNiTi ­ um estudo comparativo clínico e laboratorial / Mechanical, thermodynamic and chemical characterization of CuNiTi wires ­ a clinical and laboratory comparative study

Introdução: Os fios Copper Ni-Ti (CuNiTi) possuem indicações de uso clínico específicas, permanecendo no ambiente bucal por um longo período. Por esse motivo suas características mecânicas, termodinâmicas e estruturais devem ser preservadas durante todo o período de uso. Objetivos: Investigar se ocorrem alterações no comportamento mecânico, termodinâmico, estrutura e composição química superficial em fios CuNiTi 35°C submetidos ao envelhecimento in vivo (uso clínico) e in vitro (termociclagem), evidenciando as possíveis diferenças entre os métodos de envelhecimento. Material e Métodos: A amostra total foi constituída de 30 arcos pré-contornados 0.016", termodinâmicos com adição de cobre, e temperatura austenítica final (Af) de 35°C, da marca Ormco®. As análises destes fios resultaram em dois capítulos. Para o experimento clínico, 10 unidades de fios foram instaladas em 05 pacientes e permaneceram em meio bucal durante 30, 60 e 90 dias, e 05 fios foram analisados como recebidos (CR). A cada período, um hemiarco completo mais 1/3 (um terço) do hemiarco inferior direito foi retirado para análises. Para o experimento in vitro os 15 fios restantes foram submetidos à termociclagem para simulação do envelhecimento em ambiente oral durante 30 (600 ciclos), 60 (1200 ciclos) e 90 dias (1800 ciclos) com variação de temperatura entre 5°C e 55°C, com banhos de 90 segundos em cada temperatura, e transição de 15 segundos entre os banhos. Após cada período de envelhecimento in vivo e in vitro, os fios foram submetidos a um teste de padronização das suas dimensões através da medição dos diâmetros com paquímetro, Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectrometria por Raios X Fluorescentes (FRX), ensaios de tração uniaxial e ensaio de Varredura Diferencial de Calorimetria (DSC). Resultados: No capítulo 1 a comparação entre os fios CR e os envelhecidos revelou que não houve diferença significativa entre os diâmetros das amostras, das forças obtidas ou mesmo das temperaturas Af, independentemente do tempo de permanência em boca. Foram encontrados predominantemente Ni, Ti, Cu e Al nas amostras, além de outros elementos químicos em concentrações variadas. No capítulo 2 não houve diferença significativa entre os diâmetros das amostras, das forças obtidas ou mesmo das temperaturas Af entre as amostras, independentemente do tempo ou do método de envelhecimento. Conclusão: As análises laboratoriais dos fios envelhecidos in vivo e in vitro foram comparadas, evidenciando que as características mecânicas, termodinâmicas e químicas dos fios permanecem estáveis mesmo até 90 dias de uso clínico ou 1800 ciclos de termociclagem. O método de envelhecimento in vitro se mostra uma alternativa viável para a análise destes parâmetros, em substituição aos métodos in vivo (AU).

Introduction: Copper Ni-Ti wires (CuNiTi) have specific indications for clinical use, remaining in the oral environment for a long period. For this reason, their mechanical, thermodynamic and structural characteristics must be preserved throughout the period of use of these materials. Objectives: To investigate whether there are changes in the mechanical, thermodynamic, structure and surface chemical composition of CuNiTi 35°C wires subjected to in vivo aging (clinical use) and in vitro (thermocycling), highlighting the possible differences between the aging methods. Material and Methods: The total sample was obtained from 30 pre-contoured Ormco® 0.016 thermodynamic archwires with copper addition and austenitic final temperature (Af) of 35°C. The analysis of these archwires resulted in two articles. For the clinical experiment, 10 units of wires were installed in 05 patients and remained in the oral environment for 30, 60 and 90 days, and 05 wires were analyzed as received. At each period, a complete hemiarch plus 1/3 of the right lower hemiarch was removed for analysis. For the in vitro experiment, the 15 remaining wires underwent thermocycling to simulate the aging of the oral environment for 30 (600 cycles), 60 (1200 cycles) and 90 days (1800 cycles) with a temperature range between 5°C and 55°C, with 90 second baths at each temperature, and 15 second transition between baths. After each in vivo and in vitro aging period, the wires underwent to a standardization test of their dimensions, by defining the diameters with a caliper, Scanning Electron Microscopy (SEM), Fluorescent X-Ray Spectrometry (FRX), tests of Uniaxial traction and Differential Scanning Calorimetry (DSC) test. Results: In chapter 1, the comparison between CR and aged wires revealed that there was no significant difference between the sample diameters, the forces obtained or even the temperatures Af, regardless the time spent in the mouth. Predominantly Ni, Ti, Cu and Al were found in the samples, in addition to other chemical elements in different concentrations. In chapter 2 there was no significant difference between the diameters of the samples, the forces obtained or even the temperatures Af between the samples, regardless of time or aging method. Conclusion: The comparison of the laboratoral analyzes of the archwires aged in vivo and in vitro showed that the mechanical, thermodynamic and the surface chemical characteristics were stable, even up to 90 days of clinical use or 1800 thermocycling cycles. The in vitro aging method is a viable alternative for the analysis of these parameters, replacing the in vivo methods (AU).

Análise estrutural comparativa de dentina humana em pacientes com câncer de cabeça e pescoço submetidos à radioterapia / Comparative structural analysis of human dentin in head and neck cancer patients undergoing radiotherapy

O câncer de cabeça e pescoço está entre as neoplasias mais prevalentes, sendo seu tratamento realizado por cirurgia, radioterapia, quimioterapia ou uma combinação destes, dependente de fatores como tipo e localização. O método radioterápico destaca-se por ser um método menos invasivo, com possibilidade de regressão da doença e prevenção de possíveis reincidências. Porém, mudanças estruturais e morfológicas podem acontecer nos tecidos duros dentários ao serem irradiados durante o tratamento. Assim, o objetivo deste estudo foi avaliar "in vivo" a influência da radioterapia para tratamento do câncer de cabeça e pescoço sobre a estrutura da dentina humana. Foram utilizados dentes extraídos por motivos periodontais e/ou sujeitos a gerar processos infecciosos graves em caráter de urgência, tanto de pacientes que realizaram radioterapia devido ao diagnóstico de câncer de cabeça e pescoço, como de pacientes saudáveis, aos quais foram separados em dois grupos: Controle (n=12 dentes - dentina de pacientes saudáveis); Irradiado (n=12 dentes - dentina de pacientes irradiados). Os dentes foram seccionados ao meio, obtendo-se duas metades (n=24) para cada grupo. Ambos os grupos (n=24) foram analisados por técnicas não destrutivas: análises de Microdureza de Superfície (MDS), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Espectroscopia por Energia Dispersiva de Raios X (EDS); e os dados obtidos através de EDS foram correlacionados, realizando sua validação matemática, com análise de Fluorescência de Raios X. A análise de MDS não encontrou diferenças significativas; a análise por MEV encontrou diferenças visuais significativas entre as imagens obtidas; a análise por EDS encontrou diferenças significativas nas comparações entre Cálcio e Fósforo (p=0,000 e p=0,037, respectivamente), evidenciando redução de Ca e aumento de P no grupo que sofreu radiação. A correlação matemática foi validada, com padrões satisfatórios de aceitabilidade da precisão e da exatidão na técnica utilizada.

Head and neck cancer is among the most prevalent cancers, and its treatment is performed by surgery, radiotherapy, chemotherapy or a combination of these, depending on factors such as type and location. The radiotherapy method stands out for being a less invasive method, with the possibility of disease regression and prevention of possible recurrences. However, structural and morphological changes may occur in dental hard tissues when irradiated during treatment. Thus, the aim of this study will be to evaluate "in vivo" the influence of radiotherapy to treat head and neck cancer on the structure of human dentin. Teeth extracted for periodontal reasons and/or subject to urgent serious infectious processes will be used, both from patients who underwent radiotherapy for the diagnosis of head and neck cancer and from healthy patients, who will be separated into two groups: Control (n = 12 teeth - dentin of healthy patients); Irradiated (n = 12 teeth - dentin from irradiated patients). The teeth were sectioned in half, obtaining two halves (n = 24) for each group. Both groups (n = 24) were arranged by non-destructive techniques: Surface Microhardness (MDS), Scanning Electron Microscopy (SEM) and Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy (EDS) analysis; and the data obtained through EDS were correlated, performing its mathematical validation, with X-Ray Fluorescence analysis. MDS analysis did not find differences; SEM analysis found relevant visual differences between the customized images; EDS analysis found differences in the comparisons between Calcium and Phosphorus (p = 0.000 and p = 0.037, respectively), showing a reduction in Ca and an increase in P in the group that underwent radiation. Mathematical correlation was validated, with acceptability standards of precision and accuracy in the technique used satisfactory.

Cascas de árvores como biomonitores da poluição atmosférica de origem veicular em parques urbanos da cidade de São Paulo / Tree barks as biomonitors of traffic related air pollution in urban parks of the city of São Paulo

O presente estudo foi desenvolvido para caracterizar a área de influência dos corredores de tráfego, através do monitoramento da concentração de elementos-traço em cascas de árvores. Amostras (n = 98) de cascas de árvores de diversas espécies foram coletadas em cinco parques urbanos da cidade de São Paulo. Para controle, foram coletadas cascas de árvores numa zona rural de Embu-Guaçu, longe de tráfego ou de indústrias. As concentrações de Ba, Co, Cr, Cu, Fe, Ca, Pb, S e Zn foram determinadas nas amostras de cascas de árvores por espectrometria de fluorescência de raios-X. Amostras coletadas nos parques urbanos apresentaram níveis mais elevados de elementos-traço em comparação com as da região controle. Elementos relacionados a atividades antropogênicas exibiram maiores concentrações nas amostras coletads na periferia dos parques, diminuindo gradativamente para os seus centros. Áreas próximas a grandes avenidas ou próximas a semáforos e cruzamentos apresentaram maiores concentrações de elementos nas cascas. Em conclusão, o estudo mostrou que medidas de acúmulo de elementos traço em cascas de árvore, associadas a métodos geoestatísticos, podem auxiliar a determinação das zonas de maior influência da poluição veicular no cenário urbano.

The present study was designed to characterize the area of influence of high traffic corridors by monitoring trace element concentrations on tree barks. Samples (n=98) of tree barks were collected from several tree species in five urban parks of the city of São Paulo. For controlling purposes, we collected tree barks in a rural area of Embu-Guaçu which is far from traffic or industries. Concentrations of Ba, Co, Cr, Cu, Fe, Ca, Pb, S and Zn were determined in these barks by X-ray fluorescence spectrometry. Samples from urban parks exhibited higher levels of trace elements in comparison with those from control region. Elements related to anthropogenic activities exhibited higher concentrations in tree barks at the periphery of the parks, decreasing when moving towards their centers. Areas facing the busy streets or those close to traffic lights or traffic junctions presented higher concentrations of elements in barks. In conclusion, the present study showed that measures of trace elements accumulation in tree barks within geostatistical methods can indicate areas of strong influence of vehicular pollution in the urban scene.