Resumo

Objetivos:avaliar a liberação de monômero residual de uma resina acrílica autopolimerizável. Metodologia: utilizando metodologias in vitro e in situ, através de cromatografia gasosa, a resina foi submetida a diferentes tipos de manipulação (massa ou adição) e polimento (mecânico ou químico). Os dados obtidos foram analisados estatisticamente através do teste t-student. O monômero residual foi verificado em altas concentrações tanto para as avaliações in vitro quanto in situ. Resultados e conclusão: diferenças estatisticamente significantes foram identificadas para algumas comparações entre os grupos in vitro e in situ. O polimento mecânico esteve associado aos menores níveis de monômero residual. Houve redução dos percentuais em 24 horas, o que indica que manobras para redução do monômero residual como imersão em água, previamente a entrega dos aparelhos, são altamente recomendáveis.

Palavras-Chave

metilmetacrilato, resinas acrílicas, aparelhos ortodônticos removíveis.

Abstract

Objectives:to compare in vitro and in situ evaluations of residual monomer of an autopolymerized acrylic resin, submitted to two methods of manipulation- mass or addition, as well as to two types of polishing – mechanical or chemical. Methodology: Eight test groups were determined according to manipulation and polishing techniques and to the methodology of analysis (in vitro or in situ). The residual monomer was evaluated by means of gas chromatography. Data obtained was analyzed by the Student’s t test for independent samples. Results and conclusion: Residual monomer was verified in high concentrations for in vitro and in situ evaluations. Statistical differences were observed for some comparisons between in vitro and in situ groups. Mechanical polishing showed lower levels of residual monomer. Reduced percentiles were observed in 24 hours.

Keywords

acrylic resins, methylmetacrylate, removable orthodontic appliances.

SIGNIFICÂNCIA CLÍNICA

As resinas acrílicas, apesar de amplamente utilizadas, estão associadas a reações de hipersensibilidade e alergia. Nesse sentido, seu conteúdo de monômero residual tem sido vastamente estudado, pois este componente é considerado o principal desencadeador das reações adversas. No presente trabalho, avaliou-se o conteúdo de monômero residual, considerando diferentes tipos de manipulação e polimento, e duas metodologias, in vitro e in situ. Foi possível depreender do presente estudo que o conteúdo de monômero residual sofre influência do tipo de manipulação e polimento. Além disso, há indícios de que o comportamento do monômero residual dos estudos in vitro difere daquele observado da análise in situ.

INTRODUÇÃO

A partir da década de 1930, as resinas acrílicas à base de polimetil-metacrilato passaram a ser utilizadas na Odontologia1. Esses materiais são polímeros com alto peso molecular, derivados do etileno. Apesar de sua polimerização poder ser iniciada por luz ou calor, o iniciador químico é o mais utilizado2.

Na Ortodontia, as resinas acrílicas quimicamente ativadas são extremamente importantes, pois são utilizadas para a confecção de aparelhos, tanto fixos quanto removíveis. Para a confecção destes aparelhos, existem variações quanto às possibilidades de técnicas de manipulação e de polimento. Em relação à manipulação, duas técnicas são descritas: a de adição, que consiste na saturação do pó pelo líquido; e a técnica de massa, na qual se realiza, de uma só vez, a mistura prévia de toda a quantidade de pó e líquido desejados em um recipiente fechado, aguarda-se a fase de trabalho da resina acrílica e a mesma é então adaptada à superfície do modelo de gesso3.

Num segundo momento, após a polimerização da resina, a mesma deve sofrer acabamento e polimento2. Para a realização do polimento, tanto se pode empregar dispositivos como rodas de feltro e pano associadas a pós abrasivos, o que caracteriza o polimento mecânico2,4, quanto a imersão do aparelho em líquido de metil metacrilato (MMA) aquecido, determinando o polimento químico5.

Considerando que alguns aparelhos podem ser utilizados por muitos meses e, assim, permanecer em contato com a mucosa oral por um período prolongado, é fundamental que se conheçam os efeitos biológicos do polimetil metacrilato em contato com a cavidade bucal. Nesse sentido, o conteúdo de monômero residual das resinas acrílicas e a sua liberação têm sido amplamente estudados6-21 em estudos in vitro. Entretanto, até o presente momento há poucas avaliações do monômero residual através de estudos in situ22. Tal monômero é considerado alergeno23-28, o que pode causar reações adversas como eritema, sensação de queimação, edema, fissuras, necrose e dor15,26,29,30, e até mesmo sinais e sintomas de ordem sistêmica26,31. O MMA foi considerado, também, citotóxico20,32-37, além de apresentar um certo potencial genotóxico38,39.

Uma vez que as diferentes técnicas de manipulação e polimento podem, de alguma maneira, influenciar a liberação de monômero residual, afetando a biocompatibilidade das resinas acrílicas autopolimerizáveis, o objetivo deste estudo foi comparar o monômero residual detectado através de avaliações in vitro e in situ, com metodologias semelhantes.

MATERIAL E MÉTODOS

Utilizou-se uma resina acrílica autopolimerizável (JET incolor, Clássico, São Paulo, Brasil), cujo líquido é composto de monômero de MMA (98%) e dimetil p-toluidina, enquanto os constituintes do pó são polímero de MMA, acrilato de etila e peróxido de benzoíla. Para as duas metodologias testadas, in vitro e in situ, foram determinados quatro grupos experimentais, de acordo com o tipo de manipulação (massa ou adição) e de polimento (mecânico ou químico).

Avaliação in vitro

Corpos de prova de resina acrílica foram confeccionados para a avaliação in vitro. A partir de uma barra de alumínio de 10mm de largura e 2,5mm de espessura, foram confeccionadas 5 matrizes com 65mm de comprimento, de caráter expulsivo. As cinco matrizes foram acomodadas em um recipiente plástico e foi, então, vazada uma camada de gesso pedra tipo IV e, após 60 minutos, uma camada de gesso pedra, até completar o volume do recipiente. Após 60 minutos, o bloco de gesso foi removido do recipiente e virado, expondo a superfície com as matrizes, que foram removidas, gerando os moldes (Figura 1A). Foram confeccionadas 20 hastes metálicas, com fio de aço inoxidável (Morelli, São Paulo, Brasil) de 0,7mm de diâmetro e 50mm de comprimento. Em cada haste foi feita uma dobra de 2mm, na extremidade que ficaria retida no acrílico, sendo a outra extremidade deixada sem dobras. Para a confecção dos corpos de prova de cada grupo, uma fina camada de isolante para resina acrílica (Cel-Lac, SS-White, Rio de Janeiro, Brasil) foi pincelada em toda a superfície dos moldes e deixada secar por 10 minutos. As hastes metálicas foram colocadas ordenadamente nas ranhuras produzidas anteriormente, com uma superfície de aproximadamente 20mm de retenção. Entre a confecção dos corpos de prova de cada grupo, foi utilizada uma solução de acetona diluída em 50% por volume em água para limpeza inicial dos moldes de gesso. Após, cada molde foi limpo com uma escova de dentes e sabão neutro, lavado em água corrente, seco com papel absorvente e, por último, deixado secar em temperatura ambiente, por 20 minutos.

Molde para confecção dos corpos de prova Figura 1A - Molde para confecção dos corpos de prova.

A manipulação em massa consistiu na mistura, de uma só vez, de todo o pó e de todo o líquido, dosados, respectivamente, com uma balança analítica (Modelo AG204, Mettler Toledo, Suécia) e uma micropipeta (Lab Mate, PZ HTL S.A., Varsóvia, Polônia). A manipulação por adição consistiu na saturação incremental do polímero pelo monômero. Independentemente da técnica de manipulação adotada, aguardavam-se vinte minutos para a polimerização da resina, para então ser realizada a fase de acabamento.

Para o acabamento foram utilizadas seqüencialmente fresa de tungstênio para a remoção de excessos grosseiros e lixas números 400 e 600, adaptadas em mandris acoplados a um motor de bancada. Após o acabamento seguiu-se a fase de polimento. Para os grupos que receberam polimento mecânico, tal procedimento consistiu em dez aplicações com pressão leve e uniforme de cada um dos seguintes instrumentos: escova preta e ponta de feltro associadas a pasta de pedra-pomes e roda de flanela associada a uma pasta de branco de Espanha. Para os grupos que receberam polimento químico, o mesmo consistiu na imersão dos corpos de prova em uma polidora química (PQ-9000, Termotron, São Paulo, Brasil), contendo líquido para polimento químico (Poli Quim, Clássico, São Paulo, Brasil) a 70°C, por 8 segundos. Após o polimento, os corpos de prova (Figura 1B) eram lavados em água corrente.

Corpos de prova da avaliação in vitro Figura 1B - Corpos de prova da avaliaçãoin vitro

Uma porção de aproximadamente 5mm foi seccionada com um alicate de corte de aço inoxidável para avaliação do monômero residual inicial. O restante do corpo de prova foi então preso a uma rolha de cortiça pela sua haste metálica e colocado em um tubo de ensaio contendo 10mL de água destilada. Os tubos de ensaio foram acondicionados em uma estufa 002-CB (Fanem, São Paulo, Brasil), mantida ligada 24 horas por dia no laboratório de Materiais Dentários da Faculdade de Odontologia da PUCRS, à temperatura de 37˚C. O armazenamento dos corpos de prova em água destilada teve por função permitir a dissolução do monômero de metacrilato de metila residual contido na massa acrílica. Após 24 horas, os corpos de prova foram ordenadamente removidos do tubo de ensaio, secos em papel absorvente e seccionados para obtenção do fragmento para avaliação do conteúdo de monômero residual de 24 horas.

Avaliação in situ

Para a metodologia in situ, contou-se com a colaboração de 40 voluntários, estudantes da Faculdade de Odontologia da Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul (PUCRS), que concordaram em participar da pesquisa, através de consentimento livre e esclarecido, utilizando os corpos de prova, conforme descrição a seguir. De cada um dos voluntários, era tomada a impressão da arcada superior, obtendo-se modelo de gesso da arcada do paciente, sobre o qual foi confeccionada, para cada indivíduo, uma placa de resina acrílica quimicamente ativada, adaptada ao palato, sem grampos (Figura 2). Esta placa serviu como meio de contato entre os corpos de prova do estudo e o ambiente bucal. Durante a polimerização da resina das placas acrílicas, foi adaptada a elas uma matriz metálica de 16mm x 13mm x 3mm, para confeccionar uma depressão na placa, permitindo o posicionamento dos corpos de prova sem causar incômodos aos voluntários. Cada um recebeu uma placa de resina acrílica, onde foram fixados os corpos de prova. Para cada voluntário confeccionou-se dois corpos de prova de um mesmo grupo experimental. Para a obtenção dos corpos de prova, inicialmente, foram confeccionadas peças metálicas, que serviram como matriz, que ao serem moldadas com silicona de adição propiciavam, posteriormente, corpos de prova de resina de 0,1g aproximadamente, pesado em balança analítica (Modelo AG204, Mettler Toledo, Suécia).

Aparelho utilizado pelos voluntários, contendo os corpos de prova da avaliação in situ Figura 2 – Aparelho utilizado pelos voluntários, contendo os corpos de prova da avaliaçãoin situ

Para os grupos confeccionados pela técnica de manipulação em massa, a mistura foi feita de uma só vez, com todo o pó e todo o líquido, dosados, respectivamente, com uma balança analítica e uma micropipeta. Já para a polimerização por adição, foram adicionadas seqüencialmente pequenas quantidades de pó e líquido para a confecção de cada corpo de prova. Independentemente da técnica de manipulação adotada, aguardavam-se vinte minutos para a polimerização da resina, para então ser realizada a fase de acabamento dos corpos de prova. O acabamento e polimento foram realizados da mesma forma que para a avaliação in vitro.

Os corpos de prova eram pesados na balança analítica antes de sua adaptação às placas de acrílico e após eram fixados ao aparelho de resina acrílica através de fita adesiva dupla face. Aguardava-se 18 horas até a entrega do aparelho ao voluntário e o corpo de prova para análise de monômero residual no período Inicial era removido do aparelho, sendo armazenado em um tubo de ensaio contendo metil etil cetona, iniciando os procedimentos de extração do monômero residual. Logo após a correta adaptação das placas, os voluntários eram orientados a utilizá-las imediatamente, removendo-as somente para alimentação e higiene, reproduzindo a situação clínica. Foram transmitidas as recomendações básicas de uso, que incluíam a higiene da placa (somente lavar com água fria) e o modo de armazená-la (em estojo apropriado quando removida). Após 24 horas de uso do aparelho contendo o corpo de prova para avaliação do monômero residual de 24 horas, o mesmo era removido do aparelho e os mesmos procedimentos de extração de monômero residual eram realizados.

O Quadro 1 resume a metodologia empregada para a obtenção dos corpos de prova de acordo com cada técnica de manipulação e polimento das avaliações in vitro e in situ .

Quadro 1 - Comparação dos percentuais de monômero residual dos grupos in vitro e in situ

Momento Avaliação n Média (%) Desvio-padrão (%) T P
Adição-Mecânico
Inicial In Situ 10 4,81 0,67 -4,51 0,001*
In Vitro 5 6,69 0,93
24 Horas In Situ 10 3,60 1,25 2,35 5
In Vitro 10 2,25 0,29
Massa-Químico
Inicial In Situ 10 6,79 0,89 0,71 0,490
In Vitro 5 6,43 0,98
24 Horas In Situ 10 5,04 1,54 2,67 0,019*
In Vitro 5 3,17 0,14
Adição-Mecânico
Inicial In Situ 10 5,02 1,07 -0,81 0,435
In Vitro 5 5,76 2,54
24 Horas In Situ 10 3,79 1,67 2,09 0,056
In Vitro 5 2,19 0,24
Adição-Químico
Inicial In Situ 10 5,47 1,63 1,30 0,218
In Vitro 5 4,75 0,44
24 Horas In Situ 10 3,84 1,77 2,81 0,017*
In Vitro 5 2,18 0,42

Para ambas as metodologias avaliadas, os procedimentos de extração do monômero residual consistiram no armazenamento da amostra de resina em tubo de ensaio selado com rolha de cortiça, contendo o solvente metil-etil-cetona. O tubo de ensaio era armazenado em ambiente escuro a 4ºC por 48 horas. Após esse período, os tubos de ensaio eram centrifugados e 1µL do sobrenadante era injetado no cromatógrafo gasoso (Auto System XL, Perkin Elmer, EUA). O aparelho foi calibrado com diferentes concentrações de um padrão de MMA puro pró-análise, com 99% de pureza (Merck-Schuchardt, Damstadt, Alemanha). Com isto, foi construída uma curva de concentrações de MMA, utilizada não só para os cálculos das concentrações encontradas nas amostras, mas também como um controle. O Quadro 2 resume os procedimentos de extração de monômero residual realizados para as metodologias in vitro e in situ.

Quadro 2 : Resumo da metodologia empregada para a avaliação do monômero residual das metodologiasin vitro e in situ

In vitro In situ
Técnica de Massa
8 g 0,375 g
Líquido 3,2 mL 150 µL
Técnica de Adição
1,6 g 0,125 g
Líquido 0,64 mL 50 µL
Acabamento
Fresa de tungstênio X X
Lixa 400 X X
Lixa 600 X X
Motor de bancada 15000 rpm X X
Pressão Leve e uniforme Leve e uniforme
N° de aplicações/instrumento 10 10
Polimento Mecânico Politriz de bancada (Nevoni, São Paulo, Brasil) Motor de bancada (Modelo LB-100, Beltec, São Paulo, Brasil)
RPM 30000 30000
Instrumento utilizado Escova preta Escova preta
Instrumento utilizado Ponta de feltro Disco de feltro
Instrumento utilizado Roda de flanela Disco de pano
Número de aplicações 10 10
Tempo de aplicação 2s 2s
Polimento Químico
Imersão do por 8 segundos a 70ºC X X

Os resultados obtidos no cromatógrafo eram em ppm. Para fins de comparação das metodologias empregadas, assim como para facilitar a discussão com os dados da literatura, os valores foram transformados em percentuais de acordo com a massa de resina analisada. Após a obtenção dos dados, os mesmos foram tabulados e submetidos à análise estatística, através do teste t-student para amostras independentes.

RESULTADOS

A Tabela 1 apresenta as médias e desvios-padrão dos dados obtidos, assim como a comparação entre os grupos in vitro e in situ. Através dos resultados do teste de comparações t-student para amostras independentes, verificou-se que existe diferença significativa entre os resultados in situ e in vitro para algumas comparações nos diferentes tempos de avaliação. Para a associação entre manipulação por massa e polimento mecânico, no período Inicial foi verificado um percentual de monômero residual mais elevado para o grupo in vitro, ao passo que no período de 24 horas, houve diferença estatisticamente significante, porém com um maior percentual sendo observado para o grupo in situ. Para os grupos confeccionados pela técnica de Adição com polimento mecânico não houve diferenças estatisticamente significantes para os grupos in vitro e in situ para ambos os períodos avaliados. Já para os grupos confeccionados pela técnica de adição ou de massa que sofreram polimento químico, houve diferença estatisticamente significante entre os grupos in vitro e in situ no período de 24 horas, com um maior percentual sendo observado para as avaliações in situ.

DISCUSSÃO

Desde a década de 1950, o monômero residual das resinas acrílicas é tema de investigações na literatura odontológica40. Tal preocupação se deve ao fato de tais materiais estarem associados a reações adversas tanto do ponto de vista local quanto sistêmico15,23,25,26,28,30,31. Em relação aos eventos de hipersensibilidade e alergia associados às resinas acrílicas, o excesso de monômero residual assume papel de destaque como fator etiológico de tais reações15,23,25,26,28,30,31. Nesse sentido, diversos estudos se propõem a avaliar o percentual de monômero residual no intuito de se definir tipos de polimerização, manipulação e polimento que apresentem menor risco de ocorrência de efeitos colaterais associados ao material.

Na sua grande maioria, os estudos que avaliam o monômero residual das resinas acrílicas se valem de metodologias com avaliações realizadas em ambiente laboratorial, ou seja, in vitro9-14,16-21,24,33,35,41-45. Deve-se considerar que os estudos in vitro apresentam como vantagem a facilidade de manipulação das amostras e o controle de tempo de permanência das mesmas em estufa, o que permite um contato permanente com a temperatura constante mais elevada, fato que apresenta, como conseqüência, um maior controle das variáveis. Como limitação, esses estudos nem sempre correspondem à situação clínica verdadeira. Poucos autores se propuseram a desenvolver algum tipo de metodologia com avaliações semelhantes, porém sob influência da saliva de pacientes7,22. Com isso, o objetivo do presente estudo foi comparar os resultados de avaliações de monômero residual com metodologias in vitro e in situ.

Através da análise dos dados obtidos pode-se, inicialmente, fazer algumas considerações em relação aos percentuais de monômero residual verificados. De acordo com especificações britânicas, o monômero residual das resinas acrílicas autopolimerizáveis não deveria exceder 3,5%10, nível atingido somente em alguns grupos para a avaliação in vitro (Tabela 1). As concentrações de monômero residual ora verificadas foram altas, principalmente no período Inicial. Yilmaz et al.10,44 citaram a ISO 1567, que determina que 4,5% seria o limite aceitável de monômero residual para as resinas acrílicas autopolimerizáveis. Este valor está próximo ao percentual encontrado no momento Inicial, para a técnica de massa associada ao polimento mecânico da avaliação in situ e engloba diversos resultados da metodologia in vitro (Tabela 1). Alguns autores identificaram resultados semelhantes aos verificados no presente estudo6,16,19,21,33, ao passo que para outros autores9 os percentuais de monômero residual encontrados foram bastante inferiores, entre 0,045% e 0,18%.

A grande variabilidade dos resultados publicados na literatura consultada certamente está atrelada à diversidade de metodologias adotadas, considerando tanto os diferentes ciclos de polimerização como os métodos de extração do monômero residual. Para o presente estudo, seguiu-se, para a extração de monômero residual, o método proposto por Sadamori et al.16, utilizando-se a cromatografia gasosa6,15-18,33,44-46.

Verificou-se neste trabalho uma queda no percentual de monômero residual após 24 horas, tanto para a análise in vitro quanto in situ, para todas as técnicas de confecção e polimento utilizadas (Tabela 1 e Gráfico 1). Entretanto, houve uma redução menor dos percentuais dos testes in situ (Gráfico 1). No presente estudo foram comparados os resultados de metodologias in vitro, com diluição de monômero residual para o meio aquoso (água destilada) e in situ, através do contato dos corpos de prova com a saliva de voluntários. Baker, Brooks e Walker7 sugeriram que o nível de monômero residual na saliva poderia não estar correlacionado com o monômero residual, uma vez que este não estaria totalmente livre para difusão externa, já que a película salivar formaria uma barreira para difusão. Os resultados obtidos sugerem que os níveis de monômero diluído presentes na água destilada (avaliação in vitro) não são exatamente semelhantes ao nível de monômero de fato liberado para o ambiente bucal, considerando a avaliação in situ, uma vez que a película salivar poderia formar uma barreira para difusão, visto que houve uma menor redução em 24 horas para as avaliações in situ.

Houve diferença estatisticamente significante entre as avaliações in vitro e in situ para a combinação de manipulação por massa e polimento mecânico, tanto no período Inicial quanto de 24 horas. Nesse sentido, no período Inicial, foi identificado um nível maior de monômero residual para a metodologia in vitro. Por outro lado, em 24 horas, devido a uma redução do monômero residual na avaliação in vitro, foi identificada diferença estatisticamente significante entre as análises in vitro e in situ.

Para Lamb, Ellis e Priestley13,14, dois mecanismos seriam responsáveis pela diminuição do monômero residual: a conversão tardia de monômero em polímero, considerando a presença de radicais livres mesmo após o processo de polimerização, e a difusão de monômero da massa acrílica para o meio externo. Ambos os mecanismos podem ter sido responsáveis pela queda no monômero residual do momento Inicial para 24 horas. Considerando tal redução, e em especial a maior redução que ocorreu nos grupos in vitro, é reforçada a importância da realização de etapas de diluição prévia do monômero residual antes da entrega dos aparelhos aos pacientes, no sentido de reduzir o conteúdo de monômero residual da resina e, como conseqüência, em contato com a mucosa dos pacientes. Diversas manobras foram sugeridas na literatura com o objetivo de reduzir o monômero residual antes da entrega dos aparelhos de resina aos pacientes13,15,19-21,25,33,35,42,43,45,47.

É importante que se mantenha uma proporção entre pó e líquido correta13, o que foi seguido em ambas as técnicas através da medição, com balança de precisão e micropipeta. Acredita-se que, de um modo geral, particularmente para a técnica de adição, amplamente utilizada na Ortodontia, tal controle de proporção não seja mantido na confecção dos aparelhos, havendo possivelmente um excesso de líquido, que pode levar a uma maior quantidade de monômero residual.

Diversar manobras foram sugeridas na literatura para a redução do monômero residual como a realização de ciclos adicionais de polimerização15,47, armazenamento em água por 24, 36 ou 72 horas25,33,35, imersão13,20 ou polimerização em água aquecida43 e ainda a manutenção da relação entre pó e líquido13,33 assim como a realização de correto polimento mecânico21.

Em relação às diferentes técnicas de manipulação e polimento empregadas, foi possível identificar que os grupos confeccionados com polimento químico apresentaram, de maneira geral, um conteúdo de monômero residual mais elevado, o que está de acordo com os achados da literatura8,43.

CONCLUSÃO

A partir dos achados do presente estudo pode-se concluir que:

  • altos níveis de monômero residual foram verificados para ambas as metodologias testadas
  • houveram diferenças estatisticamente significantes para algumas das comparações entre os grupos in vitro e in situ
  • ocorreu uma redução dos níveis de monômero residual do período Inicial para 24 horas, sendo que tal redução foi mais significativa nos grupos in vitro, indicando que o armazenamento em água dos aparelhos removíveis confeccionados em resina acrílica autopolimerizável previamente á sua entrega é uma manobra recomendável
  • a menor redução dos percentuais de 24 horas dos grupos in situ pode indicar que a saliva funciona como uma barreira para a difusão do monômero residual
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Correspondência
Endereço para correspondência:
Luciane Macedo de Menezes (email: luciane@portoweb.com.br)
Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul
Faculdade de Odontologia - Prédio 6 - Secretaria de Pós-Graduação
Av. Ipiranga, 6681 – Sala 209
Porto Alegre – RS - Brasil - 90619-900