Spectral determination of dental photoinitiators and light-curing units, effect on degree of conversion of experimental composites containing different photoinitiators

O objetivo do presente estudo foi analisar o grau de conversão (GC) de compósitos experimentais contendo diferentes fotoiniciadores quando fotoativados por diferentes fontes de luz. Um compósito experimental contendo uma mistura de BisGMA, UDMA, BisEMA e TEGDMA foi preparado com o uso dos fotoiniciadores CQ (Canforoquinona) e PPD (1-Fenil-1,2-Propanodiona). Os fotoiniciadores foram usados sozinhos ou em associação. O agente redutor usado foi a amina terciária DMAEMA (dimetil amino etil metacrilato). À mistura, foram acrescentados 65% em massa de partículas de carga silanizadas. As fontes de luz utilizadas para a fotoativação dos compósitos foi uma fonte de luz baseada em lâmpada de halogênio-quartzo-tungstênio - QTH (XL 2500-3M/ESPE) e duas fontes de diodo emissor de luz - LED (UltraBlue IS-DMC e UltraLume LED 5-Ultradent). Os diâmetros das pontas das fontes de luz (cm) foram mensurados para o cálculo da área de emissão de luz de cada aparelho fotoativador, e posterior verificação da irradiância (mW/cm²) através do cálculo potência/área. As fontes de luz foram submetidas à análise de potência (mW), estando o diâmetro da ponta ativa dos fotoativadores padronizado ou não. Após, a análise das fontes de luz foi realizada através de um espectrômetro (USB 2000) e os espectros emitidos pelas fontes de luz foram registrados para a aferição da irradiância em determinados comprimentos de onda. Um espectrofotômetro (Varian Cary 5G) foi utilizado para a análise da curva de absorção dos fotoiniciadores. A análise do GC foi realizada através de Espectroscopia de Infravermelho Transformada de Fourier - FTIR. Os resultados de GC foram submetidos à análise de variância dois fatores (ANOVAtwo way) e teste de Tukey (5%). De acordo com a análise das fontes de luz, o UltraLume 5 apresentou os maiores valores de irradiância (1315 mW/cm²) com pico de emissão de luz em 454nm, enquanto o UltraBlue IS os menores valores (597 mW/cm²) com pico de emissão de luz em 456nm. O aparelho XL 2500 apresentou valores intermediários de irradiância (935 mW/cm²) e pico de emissão de luz em 484nm. A análise da curva de absorção dos fotoiniciadores demonstrou que a CQ possui absorção concentrada na região azul do espectro da luz visível com Absmax em 470nm, enquanto que o PPD inicia a curva na região UV com Absmax em 398nm com término na região visível. Quando os compósitos foram fotoativados pelas fontes de luz LED, não existiu diferença nos valores de GC, independentemente do fotoiniciador usado. Porém, quando a fonte de luz QTH foi utilizada, o compósito contendo PPD mostrou valores de GC estatisticamente menores que os contendo somente CQ. O fotoiniciador PPD mostrou potencial para a iniciação da reação de polimerização de compósitos dentais fotoativados. Um importante fator a ser considerado além da densidade energética total é a correlação entre o espectro de absorção do fotoiniciador e o espectro de emissão da fonte de luz.The aim of this study was to evaluate the degree of conversion (DC) of experimental resin composites, with different photoinitiators, activated by different light-curing units (LCUs). A blend of BisGMA, UDMA, BisEMA and TEGDMA with camphorquinone (CQ) and/or 1-phenyl-1,2-propanedione (PPD) was prepared. Dimethylaminoethyl methacrylate (DMAEMA) was used as co-initiator. Each mixture was loaded with 65wt% of silanated filler particles. Quartz-tungstenhalogen - QTH (XL 2500, 3M ESPE) or light-emitting diode - LED (UltraBlue ISDMC and UltraLume LED 5-Ultradent) units were used for activation procedures. The diameter of the tip (cm) and the output power (mW) were obtained. The irradiance (mW/cm2) value was calculated by the ratio of the output power by the area of the tip. The light emitted by each unit was analyzed using a spectrometer (USB 2000), and the spectral profile was recorded to assess the irradiance value in different areas of the light spectrum. The absorption curve of each photoinitiator was analyzed using a spectrophotometer (Varian Cary 5G). DC was assessed by Fourier transformed infra-red spectroscopy. Data were submitted to two-way ANOVA and Tukey's test (5%). In the LCUs analysis, UltraLume 5 showed the highest irradiance values (1315 mW/cm²), with peak of emission at 454nm, whereas UltraBlue IS presented the lowest irradiance values (597 mW/cm²), with peak of emission at 456nm. XL 2500 showed intermediary values (935 mW/cm²), with peak of emission at 484nm. The light absorption analysis of dental photoinitiators showed that CQ exhibited an absorption centered in the blue region of the light spectrum, with Absmax at 470nm, while PPD initiates the curve in the UV region, with Absmax at 398nm, your absorption extended to the visible region. For light-activation using the both LED units, no significant difference in DC values was observed, regardless of the photoinitiator agent. However, for activation with the QTH unit, the composite with PPD showed significantly lower DC values than composites with CQ. In summary, PPD showed potential use as initiator agent for polymerization of light-cured dental composites. An important factor which should be considered, besides the radiant exposure, is the correlation between the absorption spectrum of the photoinitiator and the emission spectrum of the LCU