Modificação de adesivos dentários com fibras poliméricas : efeito na resistência de união à dentina e na estabilidade da adesão

Abstract

Apesar da existência de vários materiais capazes de promover adesão aos substratos dentários, a degradação hidrolítica da camada de adesivo é um problema possível, reduzindo a retenção de restaurações ao longo do tempo, principalmente no caso de adesivos simplificados em que o primer e o adesivo de cobertura estão misturados em um mesmo frasco. Além disso, a ação colagenolítica de enzimas mais conhecidas como metaloproteinases (MMPs) também pode desencadear a degradação da camada híbrida, comprometendo a durabilidade da adesão entre resina composta e os tecidos dentários. Dentre as estratégias possíveis para se aumentar a resistência à degradação adesiva, temse a utilização de inibidores de MMP, como no caso da doxiciclina (DOX). Neste contexto, a utilização de fibras poliméricas com ou sem DOX (agente terapêutico) tem sido proposta como uma estratégia atual para a modificação de adesivos dentários mais resistentes à hidrólise e à ação de MMPs, embora pouco se sabe quanto ao seu efeito nas propriedades gerais e adesivas de sistemas adesivos. Portanto, a presente tese se propôs a investigar o potencial adesivo de diferentes sistemas adesivos modificados com partículas fibrosas contendo ou não DOX. A tese foi dividida em duas partes, sendo a primeira com foco em modificar um sistema adesivo convencional de dois passos (One-Step; Bisco), e a segunda com foco em modificar um sistema adesivo universal (Ambar Universal; FGM]). Em ambos os estudos, dois tipos de fibras poliméricas foram sintetizados pelo método da eletrofiação, sendo um contendo apenas polímero (policaprolactona/PCL) e o outro contendo PCL e DOX na concentração de 25% em peso. As fibras foram então processadas em partículas fibrosas contendo apenas PCL ou PCL e DOX, as quais foram caracterizadas com análise de microscopia eletrônica de varredura (MEV), análise química (FTIR), e potencial antibacteriano contra Streptococcus mutans e Lactobacillus. Para o primeiro estudo, o adesivo One-Step foi dividido em três alíquotas: Controle – sem incorporação de partículas fibrosas; PCL – com a adição de 20% em peso de partículas de PCL; e DOX – com a adição de 20% em peso de partículas de DOX. Os adesivos foram caracterizados com as seguintes análises: propriedades ópticas (parâmetros de cor L*, a* e b*, diferença de cor (ΔE00), parâmetro de translucidez, e índice de refração), propriedades físicas (grau de conversão e molhabilidade superficial), propriedades adesivas (resistência de união à microtração imediata e após 12 meses de imersão em água destilada), e confiabilidade estrutural (análise de Weibull). Para o segundo estudo, o adesivo Ambar Universal foi dividido em cinco alíquotas: Controle – sem incorporação de partículas fibrosas; PCL5% – com a adição de 5% em peso de partículas de PCL; PCL10% – com a adição de 10% em peso de partículas de PCL; DOX5% – com a adição de 5% em peso de partículas de DOX; e DOX10% – com a adição de 10% em peso de partículas de DOX. Os adesivos foram caracterizados com as seguintes análises: propriedades ópticas (parâmetros de cor L*, a* e b*, diferença de cor (ΔE00), parâmetro de translucidez, e índice de refração), propriedades físicas (grau de conversão, ângulo de contato formado com a água, e sorção e solubilidade em água), propriedades adesivas (resistência de união à microtração imediata e após envelhecimento simulado em solução de hipoclorito de sódio/NaOCl a 10%), propriedades mecânicas (trabalho de fratura imediate e após envelhecimento em NaOCl), e confiabilidade estrutural (análise de Weibull). Os dados foram estatisticamente analisados usando testes de ANOVA e Kruskal-Wallis com α=0,05. A morfologia das partículas de PCL e DOX demonstraram uma distribuição de diâmetro não uniforme, mas similar entre si. As partículas de PCL não resultaram em atividade antibacteriana, ao passo que as partículas de DOX resultaram em halos de inibição superior ao da clorexidina (controle positivo). A incorporação das partículas no adesivo convencional de dois passos alterou a cor do adesivo; a translucidez do material reduziu suavemente no caso da modificação com as partículas de PCL; e o índice de refração do adesivo não mudou com a adição das partículas. O grau de conversão do adesivo não mudou independente da incorporação das partículas, porém a molhabilidade superficial do adesivo com a dentina melhorou, principalmente para o adesivo modificado com as partículas de DOX. A resistência de união obtida com os adesivos foi 4 semelhante no momento imediato, mas após envelhecimento em água, a adesão dentinaresina reduziu no controle e se manteve estável nos adesivos modificados com as partículas fibrosas. Quanto à modificação do adesivo universal, os materiais incorporados com as partículas contendo DOX apresentaram-se com uma coloração marrom e a translucidez dos adesivos não foi impactada. O grau de conversão variou de 72% no grupo PCL5% a 84,6% no grupo controle, com estes grupos respectivos diferindo entre si. Os adesivos demonstraram um comportamento hidrofílico, o qual aumentou com a presença das partículas. Os resultados de resistência de união foram semelhantes no momento imediato, porém após o envelhecimento em NaOCl, houve uma redução significativa da adesão nos grupos controle e DOX5%, com os adesivos modificados com 10% em peso das partículas de PCL e DOX apresentando resistência adesiva superior ao controle. O grupo controle apresentou uma maior quantidade de falhas prematuras após envelhecimento em NaOCl, demonstrando a menor confiabilidade estrutural; por sua vez, as interfaces adesivas obtidas com os adesivos modificados apresentaram-se com a melhor confiabilidade estrutural após envelhecimento. Conclui-se que a combinação entre eletrofiação e moagem criogênica permitiu sintetizar partículas fibrosas passíveis de incorporação em sistemas adesivos sem prejuízo às propriedades fundamentais do material. A presença de agente terapêutico (DOX) nas fibras resultou em partículas fibrosas com potencial antibacteriano, podendo contribuir para o desenvolvimento de adesivos antimicrobianos, uma propriedade que geralmente inexiste em sistemas adesivos. A adição de partículas fibrosas melhorou a capacidade de molhamento superficial da dentina, além de contribuir para a maior estabilidade adesiva e confiabilidade estrutural das interfaces de união entre resina composta e dente. De maneira geral, a concentração de partículas fibrosas adicionadas no adesivo parece influenciar o comportamento geral do material.

Despite the existence of several materials capable of promoting adhesion to dental substrates, hydrolytic degradation of the adhesive layer is a possible problem, reducing the retention of restorations over time, especially in the case of simplified adhesives in which the primer and adhesive coating are mixed in the same bottle. Furthermore, the collagenolytic action of enzymes well known as metalloproteinases (MMPs) can also trigger the degradation of the hybrid layer, compromising the durability of the adhesion between composite resin and dental tissues. Among the possible strategies to increase resistance to adhesive degradation, there is the use of MMP inhibitors, as in the case of doxycycline (DOX). In this context, the use of polymeric fibers with or without DOX (therapeutic agent) has been proposed as a current strategy for the modification of dental adhesives that are more resistant to hydrolysis and the action of MMPs, although little is known about their effect on varying properties and different types of adhesive systems. Thus, the present thesis aimed to investigate the bonding potential of different adhesive systems modified with fibrous particles containing or not DOX. The thesis was divided into two parts, the first focusing on modifying a conventional two-step adhesive system (One-Step; Bisco), and the second focusing on modifying a universal adhesive system (Ambar Universal; FGM]). In both studies, two types of polymeric fibers were synthesized by the electrospinning method, one containing only polymer (polycaprolactone/PCL) and the other containing PCL and DOX at a concentration of 25 wt.%. The fibers were then processed into fibrous particles containing only PCL or PCL and DOX, which were characterized with scanning electron microscopy (SEM), chemical analysis (FTIR), and antibacterial potential against Streptococcus mutans and Lactobacillus. For the first study, the One-Step adhesive was divided into three aliquots: Control – without incorporation of fibrous particles; PCL – with the addition of 20 wt.% of PCL particles; and DOX – with the addition of 20 wt.% of DOX particles. The adhesives were characterized with the following analyses: optical properties (L*, a* and b* color parameters, color difference (ΔE00), translucency parameter, and refractive index), physical properties (degree of conversion and surface wettability), bonding properties (immediate microtensile bond strength and after 12 months of immersion in distilled water), and structural reliability (Weibull analysis). For the second study, the Ambar Universal adhesive was divided into five aliquots: Control – without incorporation of fibrous particles; PCL5% – with the addition of 5 wt.% of PCL particles; PCL10% – with the addition of 10 wt.% of PCL particles; DOX5% – with the addition of 5 wt.% of DOX particles; and DOX10% – with the addition of 10 wt.% of DOX particles. The adhesives were characterized with the following analyses: optical properties (L*, a* and b* color parameters, color difference (ΔE00), translucency parameter, and refractive index), physical properties (degree of conversion, water contact angle, and water sorption and solubility), bonding properties (immediate microtensile bond strength and after simulated aging in a 10% sodium hypochlorite/NaOCl solution), mechanical properties (immediate work of fracture and after aging in NaOCl), and structural reliability (Weibull analysis). Data were statistically analyzed using ANOVA and Kruskal-Wallis tests with α=0.05. The morphology of PCL and DOX particles demonstrated a non-uniform diameter distribution, but similar to each other. PCL particles did not result in antibacterial activity, whereas DOX particles resulted in inhibition halos greater than that of chlorhexidine (positive control). The incorporation of the particles into the conventional two-step adhesive changed the color of the material; the translucency of the adhesive reduced slightly in the case of modification with PCL particles; and the refractive index of the adhesive did not change with the addition of the particles. The degree of conversion of the adhesive did not change regardless of the incorporation of the particles, although the surface wettability of the adhesive with dentin improved, especially for the adhesive modified with DOX particles. The immediate bond strength obtained with the adhesives was similar between each other, but after water aging, the dentin-resin bonds reduced in the control and remained stable in the groups modified with fibrous particles. Regarding the modification of the universal adhesive, the materials incorporated with the DOX-containing particles presented a brown color and the 6 translucency of the adhesives was not impacted. The degree of conversion varied from 72% in the PCL5% group to 84.6% in the control group, with these respective groups differing from each other. The adhesives demonstrated hydrophilic behavior, which increased with the presence of the particles. The immediate bond strength results were similar, but after aging in NaOCl, there was a significant reduction in adhesion in the control and DOX5% groups, with the adhesives modified with 10 wt.% of PCL and DOX particles showing greater bond strength than the control. The control group showed a greater number of premature failures after aging in NaOCl, demonstrating the lowest structural reliability; in turn, the adhesive interfaces obtained with the modified adhesives presented the best structural reliability after aging. It is concluded that the combination of electrospinning and cryomilling allowed the synthesis of fibrous particles that can be incorporated into adhesive systems without compromising the fundamental properties of the material. The presence of a therapeutic agent (DOX) in the fibers resulted in fibrous particles with antibacterial potential, which could contribute to the development of antimicrobial adhesives, a property that generally does not exist in adhesive systems. The addition of fibrous particles improved the surface wetting capacity of dentin, in addition to contributing to greater adhesive stability and structural reliability of the resin-dentin interfaces. Overall, the concentration of fibrous particles added to the adhesive appears to influence the general behavior of the material.