Surface treatment of dental porcelains with CO2 laser

Este estudo teve como objetivo testar o laser de CO2 como um agente de tratamento de superfície de porcelanas dentárias. Material e Métodos: O estudo foi dividido em duas etapas: na primeira etapa, discos de porcelana (3,5 mm diam. x 2,0 mm espess.) das marcas VM7, VM9 e VM13 (VITA) foram sinterizados e tiveram uma de suas faces asperizadas por uma ponta diamantada 2134F para acabamento. Os espécimes foram então divididos em grupos de acordo com os seguintes tratamentos: nenhum (C), auto-glaze em forno (G) e irradiação com laser (L) de CO2 (Coherent, = 10,6 m, 35 W) de forma contínua com 40, 45 ou 50 W/cm2 nos tempos de 3, 4 ou 5 minutos (n=7). Nesta primeira etapa, as caracterizações das amostras constaram de: difratometria por raios-X, diferença de cor (Easyshade VITA), rugosidade superficial (Surftest 301, Mitutoyo) e análise visual por meio de esteromicroscopia e MEV. Um espécime de VM9 de cada grupo foi polido e levado a um exame por microscopia de força atômica (MFA). A segunda etapa consistiu na sinterização de discos das três porcelanas nas mesmas dimensões da etapa anterior, porém submetidos a um polimento de uma das superfícies com soluções diamantadas de granulação decrescente até 1 m. Os grupos testados foram os mesmos da primeira etapa, com exceção dos grupos irradiados com 40W/cm2. As caracterizações que se seguiram foram (n=10): microdureza Vickers, tenacidade à fratura, porosidade superficial, razão de contraste (RC) e capacidade de mascaramento (CM). Resultados: A rugosidade de espécimes asperizados foi diminuída pela aplicação do laser nas irradiâncias de 45 e 50 W/cm2, similar ao auto-glaze em forno, sem alteração de cor perceptível para a quase totalidade dos grupos irradiados. Houve um aumento do conteúdo cristalino das porcelanas VM9 e VM13 após a irradiação com o laser. As micrografias (MEV) demonstraram padrão de superfície homogêneo para os espécimes dos grupos irradiados a 50 W/cm2 e G. Os resultados da segunda etapa apontaram para alterações na microdureza e tenacidade à fratura na dependência da marca comercial e das irradiâncias estudadas. Quanto à porosidade, as porcelanas VM7 e VM13 apresentaram um aumento na fração volumétrica de poros, enquanto a porcelana VM9 irradiada apresentou-se semelhante a G. As médias de RC e CM indicaram um aumento na opacidade das porcelanas VM7 e VM13 irradiadas com o laser. Conclusão: Em condições específicas, o laser de CO2 é capaz de produzir uma lisura de superfície semelhante ao auto-glaze, com pequenas alterações nos aspectos ópticos e mecânicos. As diferentes marcas comerciais de porcelana apresentaram comportamentos distintos em relação aos tratamentos aplicados.Glazing porcelain is an important procedure in dentistry that leads to surface smoothness, to less plaque accumulation and to brightness, especially after a chair side adjustment. Despite a good absorption of CO2 laser wavelength by dental porcelain it has not yet been tested as an alternative to oven glaze. Aim: This study tested CO2 laser as a heat source in surface treatment of dental porcelains. Material and Methods: This study was divided in two stages: at the first stage porcelain discs (VM7, VM9, VM13 VITA; 3.5 diam. x 2.0 mm thickness) were sintered, machined and had one of their sides grounded by a diamond bur (2134F KG Sorensen) simulating a chair side adjustment in clinical office. Specimens were then divided into groups according to treatment: no treatment (C); auto-glazed in conventional furnace (G) and submitted to CO2 continuous laser irradiation (Coherent, = 10.6 m; output power = 35 W, 0.5 cm laser beam) in 40, 45 or 50 W/cm2 for 3, 4 or 5 minutes (n=7). Specimens were supported by a ceramic refractory. At this first stage, the characterization consisted of X-ray diffraction (RU-200B, Rigaku), color difference (E) (Easyshade VITA), roughness (Surftest 301, Mitutoyo) and analysis of images achieved by stereomicroscopy (SZ61, Olympus) and SEM (Stereoscan 440, LEO). A VM9 specimen of each group had one of their side polished and was submitted to atomic force microscopy (AFM) Nanoscope IIIA (Veeco). In the second stage discs with the same dimension described above were sintered and polished with diamond solutions (Ecomet 3; 1 m). The same groups were tested except 40W/cm2 irradiance. Specimens were submitted to the following characterizations (n=10): Vickers microhardness test, fracture toughness by indentation fracture (HMV, Shimadzu), surface porosity (HMV, Image J software), contrast ratio (CR) and masking ability (MA) (CM-3770d, Konica Minolta). Results from both stages were submitted to one-way-ANOVA or Kruskall-Wallis test. A post-hoc Tukey test was applied when necessary ( = 0.05). Results: Ground specimens showed a reduction in roughness after laser irradiation (45 and 50 W/cm2), comparable to oven-glazed specimens with almost no color change. SEM images presented similarity between a irradiated group (50W/cm2) and G. AFM test revealed the formation of long rounded peaks and long valleys after laser exposition. Second stage results pointed to changes in microhardness and fracture toughness of irradiated specimens depending on the porcelain and irradiance tested. Regarding porosity, after laser exposition, porcelain VM7 and VM13 presented an increase in pores (area fraction) for the majority of groups while VM9 porcelain didnt show any increase in porosity after laser incidence. CR and MA means pointed to an increase in porcelain opacity to irradiated specimens of VM7 and VM13. Conclusion: Under specific conditions CO2 laser was able to produce a surface smoothness similar to auto-glaze, despite punctual changes in some optical and mechanical properties. The different brands presented distinct effects after laser heat treatment