Caracterização da incorporação de nanopartículas de óxido de zinco em cimento ortodôntico

Abstract

Componentes com efeitos antimicrobianos têm sido incorporados em cimentos ortodônticos para melhorar o controle da microbiota do biofilme, impedindo ou diminuindo a incidência da desmineralização do esmalte, em pacientes com uso de aparelho ortodôntico. A ação antimicrobiana do óxido de zinco, associada ao menor tamanho da partícula, pode ser um importante recurso no controle dessa desmineralização. A funcionalização das nanopartículas, através da modificação de sua superfície, pode otimizar a propriedade antimicrobiana do material. Na primeira etapa desta pesquisa, nanopartículas de óxido de zinco (Nano ZnO) foram sintetizadas por meio da metodologia de microemulsão inversa. As partículas produzidas foram caracterizadas por espectroscopia na região do infravermelho, difração de raios X e microscopia eletrônica de varredura. Em seguida, uma porção das Nano ZnO passou pelo processo de funcionalização com aminopropiltrietoxisilano (APTS) e caracterizadas por espectroscopia na região do infravermelho. As Nano ZnO e as Nano ZnO funcionalizadas foram incorporadas, nas proporções de 1%, 2%, 5% e 10%, ao cimento Transbond XT, sendo o grupo controle, o cimento resinoso não modificado. A caracterização dos vários cimentos modificados, foi feita com os testes de microdureza e do grau de conversão (GC). Os dados obtidos foram submetidos ao teste ANOVA de duas vias seguido pelo pós-teste de Tukey e a avalição da correlação linear entre a microdureza e o GC dos corpos de prova foi realizado por meio do teste de correlação linear de Pearson. Os resultados mostraram no teste de microdureza que houve uma redução significativa da dureza superficial (p<0,05), em relação ao grupo controle, em todas as concentrações. Porém, o GC na concentração de 2% de Nano ZnO funcionalizadas foi significativamente maior do que a observada nas demais concentrações e no grupo controle (p<0,05). Além disso, houve uma interação significativa entre concentração e funcionalização para microdureza (p=0,001) e GC (p<0,001) e não houve correlação linear significativa entre a microdureza e o GC dos corpos de prova para qualquer dos tipos de Nano ZnO (p=0,085, r=0,224). Concluiu-se que a incorporação de Nano ZnO funcionalizadas, em baixas concentrações, melhoraram o GC do cimento incorporado e houve piora da microdureza em todas as concentrações utilizadas em relação ao grupo controle.

ABSTRACT - Components with antimicrobial effects have been incorporated into orthodontic cement to improve the control of biofilm microflora, thereby preventing or reducing the incidence of enamel demineralization in patients with braces. The antimicrobial activities of zinc oxide, when the smallest particle size is utilized, could be important in the control of demineralization. By modification of their surface, the functionality of nanoparticles can be used to optimize the antimicrobial property of the material. In the first step of this study, zinc oxide nanoparticles (Nano ZnO) were synthesized using the reverse microemulsion method. The particles produced were then characterized by spectroscopy in the infrared region, X-ray diffraction, and scanning electron microscopy. Then, a portion of the Nano ZnO particles was passed through a functionalization process with aminopropyltriethoxysilane (APTS) and characterized by spectroscopy in the infrared region. The Nano ZnO and functionalized Nano ZnO particles were incorporated at 1%, 2%, 5%, and 10% ratios into Transbond XT cement. The unmodified resin cement was used as the control group. Various modified cements were characterized on the basis of microhardness testing and degree of conversion (DC). The data obtained were evaluated using the two-way ANOVA test, followed by Tukey’s post-hoc test. Evaluation of the linear correlation between microhardness and DC of the specimens was performed using Pearson's linear correlation coefficient. In the microhardness test, the results showed that there was a significant reduction in surface hardness (p < 0.05) as compared to the control group, at all concentrations. However, the DC at a concentration of 2% functionalized Nano ZnO was significantly higher than that observed at other concentrations and in the control group (p < 0.05). Furthermore, there was a significant interaction between concentration and functionalization in microhardness (p = 0.001) and DC (p < 0.001) and no significant linear correlation between microhardness and the DC of the samples for any of the types of Nano ZnO (p = 0.085, r = 0.224). It was concluded that the incorporation of functionalized Nano ZnO at low concentrations improved the DC of the incorporated cement and worsened the microhardness at all concentrations used as compared to the control group.