2 Background information
2.1 β –Lactamases and bacterial resistance
A análise microestrutural e fratográfica, feita após os ensaios tribocorrosivos, torna-se interessante e significativa do ponto de vista de possibilidades clínicas, com a verificação do padrão macroscópico de desgaste produzido pelos ensaios tribocorrosivos realizados com os corpos de prova analisados.
O padrão macroscópico do corpo de prova GC está apresentado na Figura 27. Pode-se observar a presença de desgaste pouco destrutivo sobre o conjunto metalocerâmico com a formação de trincas superficiais radiais contínuas à área de ensaio. Uma pequena região esbranquiçada no entorno da área ensaiada sugere o desgarramento de camadas internas da porcelana, promovido por falhas na interface. Em sua maioria, as linhas de fratura prolongam-se até as bordas do corpo de prova, comunicando a região ensaiada com o meio externo. Algumas linhas encontram-se interligadas perpendicularmente, sugerindo que cargas mecânicas podem promover efeitos destrutivos à distância. Não houve separação macroscópica do sistema metalocerâmico.
Figura 27 - Padrão macroscópico do corpo de prova GC, com fraturas radiais interligadas à área de ensaio.
Clinicamente, o surgimento de trincas em regiões distantes à área de captação dos esforços mastigatórios (superfície oclusal e incisal), pode significar falha na borda da prótese. Se o término protético encontra-se em área subgengival, produtos de corrosão concorrem para o manchamento superficial da peça, prejudicando o mascaramento da mesma sob a gengiva marginal, e para o desenvolvimento de reações inflamatórias periodontais. É válido ressaltar que o exudato gengival, rico em proteínas, eletrólitos e bactérias, colabora no processo de degradação do metal. O efeito das reações periodontais na integridade da prótese e do periodonto de proteção e de suporte já foram mencionados. Se o término é supragengival, trincas nas margens da prótese prejudicam a estética e atuam como nichos para colonização bacteriana. Devido à proximidade do término cervical supragengival com o periodonto de proteção, reações inflamatórias (gengivite) em resposta ao acúmulo de placa bacteriana, não estão descartadas, assim como o risco para a desmineralização do remanescente, iniciando lesão cariosa.
Na Figura 28 vê-se a micrografia da interface GC gerada pela captação de elétrons retroespalhados, que contrasta as fases presentes entre a superfície metálica, a camada de porcelana opaca e a camada de porcelana de corpo. Percebe-se a presença de poros na estrutura cerâmica, constituindo áreas de
concentração de tensões prejudiciais à estabilidade da união metalocerâmica frente às solicitações mecânicas inerentes ao sistema estomatognático.
Figura 28 - Micrografia da interface GC gerada pela captação de elétrons retroespalhados, com a presença de poros na estrutura cerâmica e metálica.
Ainda sobre o corpo de prova GC, na Figura 29 a) encontra-se ilustrada a micrografia da borda contígua à área desgastada pelo ensaio de tribocorrosão. Podem ser observadas diversas linhas assimétricas de fratura na porcelana, produzindo imagens semelhantes ao efeito zíper. A interface apresenta- se bastante descontínua, sugerindo falhas na união do sistema metalocerâmico após a submissão a ciclos repetitivos de deslizamento com carga em ambiente corrosivo. Na Figura 29 b), que representa a borda do corpo de prova em contato com o meio externo, verifica-se a ausência de traços de fratura na porcelana. A interface apresenta-se com menor número de descontinuidades, entretanto com um número significativo de poros próximos à superfície mais externa.
Figura 29 - a) micrografia da borda contínua à área desgastada pelo ensaio tribocorrosivo; b) micrografia da borda em contato com o meio externo.
Microanálises químicas obtidas por MEV-EDS foram realizadas em diferentes áreas selecionadas no corpo de prova GC, expostas na Figura 30. A composição química de cada ponto selecionado encontra-se listada por percentagem em peso na Tabela 5. O ponto A representa a liga metálica fundida. O ponto B, uma fase de contraste escuro na região de porcelana opaca. O ponto C, uma fase de contraste claro na região de porcelana opaca e o ponto D, região de porcelana de corpo.
Figura 30 - Micrografia em MEV com os pontos A, B, C, D selecionados para microanálise química por EDS.
Tabela 5 - Composição química (% em peso) dos pontos selecionados para microanálise referentes à Figura 5.18. Ponto Ni Cr Si Al Sn K Mg Na O F Zn A 69,9 26,3 2,8 - - - 1,0 B 17,5 6,0 5,8 1,6 58,1 C 7,8 1,5 24,6 1,8 0,5 1,5 53,2 2,0 D 16,5 6,9 7,3 0,4 55,6 1,4 2,3
Na Figura 31 mostra-se o aspecto macroscópico do corpo de prova 1A. Percebem-se quatro pistas de ensaio realizadas na tentativa de se atingir visivelmente o substrato, fato não consumado. Estão presentes pequenas estrias de fratura aparentemente superficiais que percorrem do centro até a borda externa do corpo de prova e um desgaste mínimo da porcelana. Não houve separação macroscópica do sistema metalocerâmico.
Figura 31 - Padrão macroscópico do corpo de prova 1A, com fraturas radiais interligadas à área de ensaio.
A micrografia da interface 1A sob a área ensaiada está exibida na Figura 32, na qual se visualizam descontinuidades na face externa da porcelana provavelmente provocadas pela ação tribocorrosiva do ensaio, verificadas em regiões bastante próximas à área de desgaste superficial. Não houve descontinuidade microscópica na interface do sistema metalocerâmico. A falha produzida é do tipo coesiva, modelo desejável no padrão de fratura para sistemas metalocerâmicos, indicando que no caso de fratura da porcelana o substrato metálico encontrar-se-á protegido contra a ação eletrolítica da saliva, das toxinas bacterianas e dos alimentos.
O padrão macroscópico de fratura adesiva do corpo de prova 2A (Figura 33 a) constitui-se na perda total de muitos fragmentos da porcelana (Figura 33 b). Este padrão anômalo de fratura está relacionado à espessura da camada óxida da interface, uma vez que esta amostra recebeu uma seção de oxidação prévia ao tratamento de superfície preconizado. O comportamento frente ao desgaste tribocorrosivo e as alterações na coloração superficial da porcelana sugerem inadequação para o uso clínico tanto por resistência mecânica insuficiente quanto por instabilidade de cor, contra-indicando seu uso clínico.
b)
Figura 33 - a) Padrão macroscópico 2A, com desprendimento extenso de fragmentos de porcelana; b) Parte dos fragmentos de porcelana desprendidos durante o ensaio tribocorrosivo.
Na Figura 34 mostra-se a micrografia do limite externo do corpo de prova 2A, no qual inúmeras linhas de fratura estão dispostas em direções variadas, muitas vezes comunicando-se entre si. O efeito da produção de fraturas nas bordas distantes da área de ensaio sugere a propagação de trincas ao longo da interface, que afetam a estabilidade do conjunto metalocerâmico no desenvolvimento de sua função enquanto material protético odontológico. Esta condição é especialmente preocupante para o desempenho clínico, podendo promover alterações em região protegida por gengiva, o que dificulta o diagnóstico e tratamento precoce de distúrbios periodontais.
Figura 34 - Micrografia do limite externo 2A, com inúmeros traços de fratura em região distante à área de ensaio.
Ao analisar a micrografia da borda da região ensaiada 2A (Figura 35), observa-se uma mistura de linhas de fratura na porcelana que não seguem a mesma direção. Há uma separação na camada de porcelana assemelhando-se a um zíper aberto.
Figura 35 - Micrografia da borda da região ensaiada 2A, na qual se observam muitos traços de fratura e fratura extensa na porcelana.
Com o mapeamento dos elementos químicos na região de interface mais contínua da amostra 2A, verificou-se a disposição de alguns constituintes químicos: alumínio (Figura 36), cromo (Figura 37), potássio (Figura 38), sódio (Figura 39), silício (Figura 40) e titânio (Figura 41) ao longo da superfície analisada do sistema. Todos os elementos encontram-se dispersos nas regiões onde participam da composição química dos materiais.
Figura 37 - Mapeamento da interface 2A para cromo.
Figura 39 - Mapeamento da interface 2A para sódio.
Figura 41 - Mapeamento da interface 2A para titânio.
Na Figura 42 a) é possível averiguar o padrão macroscópico de fratura do corpo de prova 3A exibindo traços perpendiculares e radiais à área de ensaio tribocorrosivo que se comunicam em diversos pontos distintos. A translucidez adjacente ao ensaio sugere delaminação de camadas inferiores da porcelana. O aspecto mais relevante, no entanto, é o desprendimento de fragmentos de porcelana (Figura 42 b) nas extremidades de duas regiões da amostra, anunciando a falha total do sistema nas condições de ensaio propostas.
a) b)
Figura 42 - a) Padrão macroscópico de fratura 3A; b) fragmentos de porcelana desprendidos da interface 3A.
A análise da micrografia da extremidade livre direita do corpo de prova 3A (Figura 43 a) revela várias linhas de fratura acima da interface, enquanto na extremidade esquerda (Figura 43 b) a destruição assume características menos severas de espessura e extensão das linhas de fratura. Em ambas as condições não se percebe a descontinuidade acentuada na interface metalocerâmica.
Figura 43 - Micrografias das extremidades livres do corpo de prova 3A: a) borda direita; b) borda esquerda.
Observando-se, porém, a borda da região ensaiada 3A (Figura 44), percebe-se a completa separação entre a porcelana e a liga metálica. Esta é uma
fratura do tipo adesiva, indesejável comportamento para sistemas odontológicos metalocerâmicos.
Figura 44 - Micrografia da borda da região ensaiada 3A, com a separação entre a porcelana e a liga metálica na linha da interface.
A avaliação fratográfica macroscópica do corpo de prova 1B (Figura 45) revela duas pistas de ensaios de tribocorrosão confinadas em limites de fraturas na porcelana superficial. Mais uma vez, as fraturas seguem das adjacências do ensaio até a extremidade livre do corpo de prova.
Figura 45 - Padrão macroscópico de fratura 1B.
Verificando-se a micrografia da extremidade livre do corpo de prova 1B (Figura 46), percebe-se um traço extenso de fratura localizado bem acima da interface, que percorre muito mais áreas de porcelana de opaco que de porcelana de corpo.
Figura 46 - Micrografia da extremidade livre 1B, com um traço de fratura coesiva.
Ainda sobre a amostra 1B, observam-se na micrografia da Figura 47 múltiplos traços de fratura perpendiculares à borda voltada para a área ensaiada. Há pelo menos um traço comunicando a superfície da porcelana com a superfície metálica na interface do sistema, permitindo o transito de fluidos eletrolíticos corrosivos para a intimidade da união metalocerâmica.
Porcelana
Figura 47 - Micrografia da extremidade livre 1B com múltiplos traços de fratura perpendiculares à região ensaiada.
A imagem macroscópica do corpo de prova 2B (Figura 48) permite a visualização de duas pistas de ensaio, com dois traços de fratura extensos que atingem as extremidades livres da amostra. O ensaio aparentou pouco desgaste destrutivo nesta amostra.
Figura 48 - Padrão macroscópico 2B.
Metal Porcelana
A avaliação da micrografia da extremidade livre direita 2B (Figura 49) revela um fino traço de fratura que parte da interface e se ramifica próximo à superfície da porcelana, mas atinge o meio externo em somente um dos ramos.
Figura 49 - Micrografia da extremidade livre direita 2B, com um traço de fratura que parte da interface até o meio externo.
Analisando-se a micrografia da área desgastada pelo ensaio tribocorrosivo na amostra 2B na Figura 50, verificam-se poros na porcelana de opaco próximos à interface e na liga metálica, além de linhas de fratura que se iniciam da interface em direção à superfície da porcelana.
O resultado de análise macroscópica do padrão fratográfico mais destrutivo do estudo é o encontrado no corpo de prova 3B (Figura 51 a). Além do agressivo padrão de desprendimento de extensa quantidade de fragmentos de porcelana (Figura 51 b), observa-se o desprendimento da porcelana em boa parte da interface (Figura 52), impossibilitando este modelo de ser reproduzido para uso clínico.
a)
b)
Figura 51 - a) padrão macroscópico do corpo de prova 3B; b) fragmentos desprendidos durante a realização dos ensaios.
Figura 52 – Região destruída, visão transversal do corpo de prova 3B.
Na extremidade livre do corpo de prova 3B (Figura 53), observam-se traços espessos de fratura que aprisionam muitos fragmentos de porcelana, comunicando a interface com o meio externo. Há descolamento da porcelana de opaco da interface.
Figura 53 - Micrografia da extremidade livre do corpo de prova 3B com traços largos de fratura aprisionando fragmentos de porcelana.
A avaliação da borda formada pelo desgaste tribocorrosivo (Figura 54) na amostra 3B, revela destruição irregular, dramática que desprende completamente a porcelana da interface na região.
Porcelana
Metal
Resina de embutimento
Figura 54 - Micrografia da região ensaiada na amostra 3B.
O padrão macroscópico da amostra E, mostrado na Figura 55, apresenta-se com apenas dois traços de fratura q comunicam a área de ensaio com as extremidades livres do corpo de prova no sentido longitudinal.
Figura 55 - Padrão macroscópico da amostra E.
A análise da micrografia da extremidade livre do corpo de prova E (Figura 56) revela uma fratura em bloco sem desgarramento de parte da porcelana mais superficial.
Porcelana
Resina de embutimento
Figura 56 - Micrografia da extremidade livre E com linha de fratura expandindo-se da interface à superfície da porcelana.
Observa-se na micrografia E da área ensaiada (Figura 57) muitas linhas de fratura, na maioria unidirecionais, que atingem a interface em dois pontos sem aparentar qualquer dano maior à união metalocerâmica.
Figura 57 - Micrografia da área ensaiada E.
Porcelana
Metal
Metal Porcelana
O mapeamento químico da interface E mostrada na Figura 58 revela a distribuição preferencial dos componentes químicos presentes no sistema metalocerâmico (Figuras 59 a 65). Verifica-se uma faixa de aparente descontinuidade na interface do conjunto.
Figura 58 - Micrografia da interface E
Figura 59 - Mapeamento do alumínio na micrografia da figura 58.
Metal Porcelana
Figura 60 - Mapeamento do cromo na micrografia da figura 58.
Figura 62 - Mapeamento do sódio na micrografia da figura 58.
Figura 64 - Mapeamento do sílicio na micrografia da figura 58.