Development of glass ionomer cements doped with calcium phosphate bioceramics.

Os Cimentos de Ionômero de Vidro (CIVs) são materiais amplamente utilizados na odontologia por apresentarem liberação de flúor, adesão química ao substrato dental e expansão térmica semelhante à estrutura dental. A limitação de seu uso se dá pela sua baixa resistência mecânica quando comparados com outros materiais restauradores. Visando melhorar as propriedades biomecânicas destes materiais, é proposta a inclusão de partículas bioativas, como as biocerâmicas de fosfatos de cálcio. A hidroxiapatita (HA, Ca10(PO4)6(OH)2), é um tipo de fosfato de cálcio largamente utilizado para fins biológicos por sua semelhança com a fase mineral dos ossos e dentes, possuindo excelente afinidade química e biológica com estes tecidos. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento de Cimento de Ionômero de Vidro experimental e avaliação do efeito da incorporação de HA neste material em diferentes proporções (5% e 12% em peso), análise comparativa das propriedades físico-químicas, mecânicas e biológicas em relação a um CIV comercial (grupo controle). Para a proposição do cimento experimental foi realizada uma mistura dos reagentes (SiO2, Al2O3 , CaF2 , AlF3, AlPO4) para compor a parte sólida; e para a parte líquida foi obtida uma solução aquosa com os poliácidos (C3H4O2; C4H6O6; H2CCH2C(=CH2)CO2H). Após obtenção do cimento experimental foram realizadas as caracterizações através das técnicas: Difratometria de raios X (DRX), Espectroscopia na Região do Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectrometria por Energia Dispersiva de raios X (EDS), Molhabilidade por ângulo de contato e Avaliação da viabilidade celular dos macrófagos. Ensaios mecânicos de microdureza, resistência à flexão e compressão também foram realizados. Os resultados deste estudo indicam que: nos difratogramas de raios X o cimento experimental apresentou aumento na cristalinidade em relação ao grupo controle, porém houve redução na cristalinidade com a incorporação de 5% de HA. Nos espectros de FTIR foi observado que o acréscimo de HA no cimento experimental não alterou de forma significativa o perfil químico característico deste material. O estudo microestrutural do cimento experimental evidenciou que não houve uma adequada interação partícula/matriz polimérica, devido provavelmente ao diferente modo de processamento empregado para o preparo do pó de vidros; entretanto, a inclusão de diferentes proporções de HA não alterou o perfil microestrutural dos compósitos analisados. Os resultados obtidos de ângulo de contato evidenciaram que os cimentos experimentais apresentaram maior capacidade de molhamento. Na avaliação da viabilidade celular todos os cimentos analisados foram considerados não citotóxicos e a inclusão de HA não alterou a reposta celular destes materiais. Nos ensaios mecânicos, o cimento experimental apresentou maior microdureza em relação ao grupo controle, sem alterações significativas com a inclusão de HA. A resistência flexural do cimento experimental aumentou com o acréscimo de hidroxiapatita; assim também como nos ensaios de resistência à compressão, o cimento experimental exibiu o maior módulo de elasticidade dentre os materiais analisados, consistindo numa alternativa de um biomaterial restaurador com propriedades adequadas para a clínica odontológica.The Glass Ionomer Cements (GICs) are widely used materials in dentistry have fluoride release, chemical adhesion to the substrate and dental thermal expansion similar to tooth structure. The limitation of their use is given by its low mechanical strength compared with other restorative materials. In order to improve the biomechanical properties of these materials it is proposed the inclusion of bioactive particles, such as calcium phosphate bioceramics. Hydroxyapatite (HA, Ca10(PO4)6(OH)2), is a type of calcium phosphate widely used for biological purposes for their similarity to the mineral phase of bones and teeth, and has excellent chemical affinity with these biological tissues. Thus, the aim of this work was the development of experimental glass ionomer cement and evaluating the effect of incorporation of HA this material in different proportions (5% to 12% by weight) comparative analysis of physico-chemical, mechanical and biological GIC against a commercial (control group).To propose the experimental cement was performed a mixing of the reactants (SiO2, Al2O3, CaF2, AlF3, AlPO4), and the liquid part was obtained with an polyacid solution (C3H4O2, C4H6O6; H2CCH2C (= CH2) CO2H), with reference to the composition mentioned GICs in the literature; as a control group was used GIC Vidrion R (SS WHITE). After obtaining the experimental cement characterizations were conducted by the techniques: X-ray diffraction (XRD), Infrared Spectroscopy Fourier Transform (FTIR), Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy Dispersive Spectroscopy X-ray (EDX), Wettability by contact angle and Evaluation of cell viability of macrophages. Mechanical testing of hardness, flexural strength and strength compression were also conducted. The results of this study indicate that: the X-ray diffraction experimental cement showed an increase in crystallinity compared to the control group, but with reduced crystallinity with the addition of 5% of HA. In the FTIR spectra was observed that the addition of HA in experimental cement does not significantly alter the chemical profile characteristic of this material. The microstructure of the cement experimental study showed that there was no proper interaction particle / polymer matrix, and including different proportions of HA did not affect the microstructure of the composites analyzed. When measuring wettability by contact angle, experimental cements showed higher wetting ability. In the assessment of cell viability of all cements examined were considered non-cytotoxic and the inclusion of HA did not alter the response of these cell materiaI. In the mechanical tests, the experimental cement showed higher hardness compared to the control group, but the inclusion of HA did not cause a significant effect in this material. The flexural strength of the experimental cement increased with the addition of hydroxyapatite; so as when testing the compressive strength, the cement experimental exhibited the highest modulus of elasticity among materials analyzed, consisting of an alternative of a restorative biomaterial with properties suitable for dentistry