A ciência invisível dos materiais dentários

1. Por que Estudar Materiais Dentários? A Relação com a Clínica

Sejam bem-vindos ao fascinante mundo dos Materiais Dentários. Para muitos alunos que iniciam a graduação, esta pode parecer uma disciplina muito teórica, distante da prática clínica com pacientes. No entanto, posso assegurar que ela é, na verdade, um dos pilares para a formação de um cirurgião-dentista competente e seguro. A compreensão profunda dos materiais que utilizamos é tão crucial quanto o conhecimento da anatomia ou das técnicas cirúrgicas.

Imagine um engenheiro civil que não conhece a resistência do concreto ou as propriedades do aço. Da mesma forma, um dentista que não entende o comportamento dos materiais restauradores, cimentos ou materiais de moldagem estará fadado ao insucesso clínico. Uma restauração que fratura, uma coroa que descola ou um molde que se deforma são falhas que poderiam ser evitadas com o conhecimento adequado da ciência dos materiais.

O objetivo principal desta disciplina é fornecer a vocês as ferramentas necessárias para selecionar o material mais adequado para cada situação clínica, baseando-se em evidências científicas e nas propriedades específicas de cada um. Não se trata apenas de "saber usar", mas de compreender o porquê do seu comportamento, suas limitações e a forma correta de manipulá-los para garantir o sucesso e a longevidade do tratamento, sempre com foco na saúde e segurança do paciente. A Odontologia moderna é, em grande parte, fruto da evolução dos seus materiais.

2. Uma Breve Viagem no Tempo: A Evolução dos Materiais Dentários

A história dos materiais dentários é longa e fascinante, marcada pela busca incansável do homem em reparar ou substituir as estruturas dentais perdidas. Conhecer essa evolução nos ajuda a valorizar as tecnologias atuais e a entender o porquê de certos materiais terem sido abandonados.

2.1. Das Origens ao Século XIX

Os primeiros relatos de tentativas de reparo dental remontam a civilizações antigas. Fenícios e Etruscos, por volta de 500 a.C., já utilizavam fios de ouro para imobilizar dentes frouxos (uma forma primitiva de ferulização) e até mesmo substituir dentes perdidos por próteses feitas de dentes de animais ou de outros seres humanos. No entanto, esses eram procedimentos mais estéticos ou de imobilização, e não propriamente restaurações.

Por muitos séculos, as opções para restaurar dentes cariados foram bastante limitadas e, muitas vezes, bárbaras. A extração era o tratamento mais comum. Materiais como chumbo, guta-percha (um polímero natural) e até mesmo cascas de coco foram tentados, mas com resultados muito pobres devido à falta de adesão, resistência e biocompatibilidade.

2.2. O Nascimento da Odontologia Moderna: O Amálgama de Prata

Um marco revolucionário ocorreu no início do século XIX, com a introdução do amálgama de prata. Por volta de 1826, Auguste Taveau, na França, desenvolveu uma pasta à base de prata e mercúrio. A fórmula chegou aos Estados Unidos com os irmãos Crawcour, que a popularizaram (ou "infamearam", devido à técnica duvidosa) com o nome de "Amálgama Royale".

Apesar da forte oposição inicial de sociedades dentárias da época (o que ficou conhecido como a "Primeira Guerra do Amálgama"), o material se consolidou por ser de fácil manipulação, ter durabilidade e baixo custo. O amálgama de prata foi, por mais de 150 anos, o principal material de restauração direta para dentes posteriores em todo o mundo.

2.3. O Século XX e a Era da Estética e da Adesão

O século XX foi palco de uma verdadeira revolução. A busca por materiais que não apenas restaurassem a função, mas também a estética, ganhou força.

• Sistemas Adesivos e Resinas Compostas: A partir da década de 1950, com os trabalhos de Michael Buonocore (que introduziu o condicionamento ácido do esmalte) e Ray Bowen (que desenvolveu a matriz orgânica do Bis-GMA), nasceu a Odontologia Adesiva. As resinas compostas evoluíram exponencialmente, permitindo restaurações estéticas, conservadoras e com união à estrutura dental.
• Cimentos de Ionômero de Vidro: Na década de 1970, Wilson e Kent desenvolveram os cimentos de ionômero de vidro, materiais que uniam propriedades como adesão química, liberação de flúor e biocompatibilidade, tornando-se fundamentais em diversas áreas.
• Cerâmica e Tecnologia CAD/CAM: Mais recentemente, as cerâmicas odontológicas evoluíram em resistência e estética. O advento da tecnologia CAD/CAM (Computer-Aided Design/Computer-Aided Manufacturing) permitiu a confecção de próteses e restaurações em uma única sessão, com materiais de alta performance.

Esta breve jornada mostra que a evolução é constante, e o profissional atual precisa estar atualizado para oferecer o que há de melhor.

3. Classificação dos Materiais Dentários

Para facilitar o estudo e a compreensão, os materiais dentários podem ser classificados de diferentes maneiras. As classificações mais comuns são quanto à sua natureza química e quanto à sua aplicação clínica.

3.1. Quanto à Natureza Química

Esta é uma classificação fundamental, baseada nos tipos de ligações químicas e na estrutura da matéria.

• Materiais Metálicos: Caracterizam-se pela presença de ligações metálicas, que conferem propriedades como brilho, alta condutividade térmica e elétrica, e ductilidade (capacidade de se deformar sob tensão). São muito utilizados por sua resistência.
  • Exemplos: Amálgama de prata, ligas metálicas para coroas e pontes (como ligas de ouro, níquel-cromo e cobalto-cromo), titânio para implantes, e instrumentais cirúrgicos .
• Materiais Cerâmicos: São compostos inorgânicos, não metálicos, unidos por ligações iônicas e/ou covalentes. São conhecidos por sua alta resistência à compressão, dureza, estabilidade química e excelente estética, porém são frágeis e quebradiços (baixa resistência à tração).
  • Exemplos: Porcelanas e cerâmicas para facetas, coroas e inlays/onlays.
• Materiais Poliméricos: São materiais orgânicos de alto peso molecular, formados pela união de moléculas menores (monômeros) através de ligações covalentes, em um processo chamado polimerização. São leves, versáteis e podem ter propriedades variadas.
  • Exemplos: Resinas compostas (que são polímeros reforçados por partículas de carga cerâmicas), materiais de moldagem (como siliconas e poliéteres), resinas acrílicas para próteses e bases de dentaduras.
• Materiais Compósitos: Esta classe merece destaque. São materiais formados pela combinação de dois ou mais materiais de classes diferentes, com o objetivo de obter um produto com propriedades superiores às de seus componentes isolados.
  • Exemplo Clássico: A resina composta é um compósito formado por uma matriz polimérica (orgânica) e partículas de carga inorgânica (cerâmica). A matriz dá a capacidade de moldagem e polimerização, enquanto as partículas de carga conferem resistência ao desgaste, redução da contração de polimerização e melhora as propriedades mecânicas.

3.2. Quanto à Aplicação Clínica

Esta classificação é mais prática e relaciona o material ao seu uso no consultório.

• Materiais de Moldagem: Utilizados para obter réplicas negativas dos dentes e estruturas bucais, que serão utilizadas para confeccionar modelos de gesso. Ex: Alginato, siliconas de adição e condensação, poliéter.
• Materiais para Modelos e Troquéis: Usados para preencher os moldes e obter réplicas positivas (modelos) das arcadas dentárias. Ex: Gessos odontológicos (tipos I a V).
• Materiais de Restauração Direta: São aqueles confeccionados diretamente na cavidade bucal pelo dentista, em uma única consulta. Ex: Amálgama, resina composta, cimento de ionômero de vidro.
• Materiais de Restauração Indireta: São confeccionados em laboratório de prótese, a partir de um molde, e depois cimentados ou fixados no dente pelo dentista. Ex: Coroas de cerâmica, ligas metálicas, inlays/onlays.
• Materiais Cimentantes: Utilizados para fixar próteses, aparelhos ortodônticos ou como forramento e base de restaurações. Ex: Cimento de fosfato de zinco, cimento de óxido de zinco e eugenol, cimento resinoso, cimento de ionômero de vidro.
• Materiais de Forramento e Proteção do Complexo Dentino-Pulpar: Aplicados em finas camadas no fundo da cavidade para proteger a polpa de agressões térmicas, químicas ou elétricas. Ex: Hidróxido de cálcio, cimentos odontológicos.

4. Conceitos Fundamentais para o Estudo dos Materiais

Antes de mergulharmos nas propriedades específicas, é essencial compreender alguns conceitos básicos da ciência dos materiais.

4.1. Estrutura da Matéria e Ligações Químicas

O comportamento de um material é uma consequência direta de sua estrutura atômica e molecular. Os átomos se unem por meio de forças chamadas ligações químicas.

• Ligações Primárias (Fortes): São as ligações que mantêm os átomos unidos formando as estruturas básicas do material.
  • Iônica: Ocorre pela transferência definitiva de elétrons de um átomo para outro, criando íons com cargas opostas que se atraem. É uma ligação forte, mas que pode ser quebrada em meios polares como a água. É típica dos materiais cerâmicos e do gesso. Ex: NaCl (Cloreto de Sódio).
  • Covalente: Ocorre pelo compartilhamento de elétrons entre dois átomos. É uma ligação muito forte e direcional. É típica dos materiais poliméricos e cerâmicos. Ex: na estrutura do diamante ou nas cadeias poliméricas das resinas.
  • Metálica: Os átomos doam seus elétrons de valência, que formam uma "nuvem" ou "mar" de elétrons livres que fluem ao redor dos núcleos positivos. Essa ligação não é direcional e explica a alta condutividade elétrica e térmica, bem como a maleabilidade dos metais. Ex: Ouro, Titânio, ligas metálicas.
• Ligações Secundárias (Fracas): São forças intermoleculares, muito mais fracas que as primárias, mas fundamentais para propriedades como a coesão de materiais poliméricos e fenômenos de superfície.
  • Forças de Van der Waals: São atrações elétricas fracas e temporárias que ocorrem entre moléculas ou átomos. São essenciais para a interação entre as cadeias poliméricas.

4.2. Conceitos de Adesão e Coesão

A capacidade de um material unir-se a outro é crucial em Odontologia, seja para unir uma restauração ao dente ou para manter as partículas de um material unidas entre si.

• Adesão: É a força de atração entre moléculas de naturezas diferentes. É a força que une o material restaurador (adesivo) à estrutura dental (aderente).
• Coesão: É a força de atração entre moléculas de uma mesma natureza. É a força que mantém as partículas de um material unidas, garantindo sua integridade estrutural.

Para que um adesivo funcione, ele precisa molhar a superfície do aderente. O molhamento é a capacidade de um líquido se espalhar sobre uma superfície sólida. Ele é avaliado pelo ângulo de contato (θ) formado entre a gota do líquido e a superfície.

• Se o ângulo de contato for pequeno (θ → 0°), o líquido se espalha bem, indicando alta energia de superfície do sólido e bom molhamento.
• Se o ângulo for grande (θ → 90° ou mais), o líquido forma gotas, indicando baixa energia de superfície e molhamento pobre. É o que acontece quando tentamos molhar um plástico (como o politetrafluoroetileno) com água.

Para melhorar a adesão em Odontologia, muitas vezes utilizamos a adesão mecânica, criando irregularidades na superfície do dente (como o condicionamento ácido do esmalte) para que o adesivo fluido penetre e, ao polimerizar, forme "travamentos" microscópicos.

5. Propriedades dos Materiais Dentários

Para selecionar o material correto, precisamos conhecer suas propriedades. Elas são divididas em físicas, mecânicas, químicas e biológicas.

5.1. Propriedades Físicas

São aquelas que não envolvem alteração na composição química do material, mas sim respostas a estímulos físicos.

• Propriedades Térmicas:

  • Condutividade Térmica (k): É a medida da capacidade de um material de transmitir calor. É expressa em calorias por segundo que passam através de um corpo de 1 cm de espessura com área de 1 cm² (cal/s·cm·°C) . Materiais metálicos (amálgama, ligas) são bons condutores (k alto). Já os polímeros (resinas) e cerâmicas são isolantes térmicos (k baixo). Por isso, em restaurações profundas com amálgama, muitas vezes é necessário usar um cimento forrador (isolante) para proteger a polpa de choques térmicos.
  • Coeficiente de Expansão Térmica Linear (α): Representa a variação no comprimento de um material para cada grau Celsius de variação de temperatura (10⁻⁶/°C) . É fundamental que o material restaurador tenha um coeficiente de expansão térmica o mais próximo possível do dente. Caso contrário, ao ingerirmos alimentos quentes e frios, a restauração se expandirá e contrairá em ritmos diferentes, criando uma fresta na interface dente/restauração, fenômeno conhecido como infiltração marginal. Enquanto o esmalte e a dentina têm α em torno de 8 a 11 x 10⁻⁶/°C, as resinas compostas podem ter valores de 25 a 40 x 10⁻⁶/°C ou mais.

• Propriedades Ópticas:

  • Cor, Translucidez e Opacidade: Essenciais para a estética. A cor de um dente é determinada pela luz refletida. A translucidez é a propriedade de permitir a passagem parcial da luz, enquanto a opacidade a bloqueia. As resinas e cerâmicas modernas mimetizam essas propriedades para se camuflarem naturalmente com a estrutura dental .
  • Fluorescência e Opalescência: São fenômenos ópticos mais complexos presentes nos dentes naturais e que as cerâmicas de alta qualidade tentam reproduzir para um resultado estético superior.

• Propriedades Reológicas:

  • Viscosidade (η): É a resistência de um fluido ao escoamento . Quanto maior a viscosidade, mais "grosso" é o material (ex: uma pasta profilática). A viscosidade é afetada pela temperatura: geralmente, quanto maior a temperatura, menor a viscosidade.
  • Tixotropia: É uma propriedade de alguns fluidos que se tornam menos viscosos (mais fluidos) quando submetidos a uma tensão (como agitação ou pressão) e retornam ao estado mais viscoso quando em repouso . Um exemplo clássico é a pasta profilática: ela permanece na taça de borracha sem escorrer, mas quando pressionada contra os dentes em rotação, fluidifica-se para realizar a limpeza.

• Propriedades Químicas:

  • Sorção e Solubilidade: A sorção é a capacidade de um material absorver um líquido (geralmente água). A solubilidade é a tendência de um material se dissolver em contato com um líquido. Em Odontologia, buscamos materiais com baixa sorção e solubilidade para evitar manchamento, degradação e proliferação bacteriana. A água pode hidrolisar ligações químicas e comprometer a longevidade do material.
  • Corrosão e Oxidação: São reações químicas ou eletroquímicas que degradam a superfície de metais em contato com o meio bucal (saliva, variações de pH). A corrosão pode levar à rugosidade superficial, manchamento (como no amálgama antigo), liberação de íons e perda de resistência mecânica. O ouro é nobre por sua alta resistência à corrosão.

5.2. Propriedades Mecânicas

Descrevem como o material reage à aplicação de forças (cargas). São cruciais para prever se uma restauração ou prótese irá fraturar ou deformar durante a mastigação.

• Tensão (σ) e Deformação (ε): Quando uma força externa é aplicada a um corpo, ele cria uma resistência interna chamada tensão (força por unidade de área, σ = F/A). Como consequência, o corpo sofre uma deformação (mudança relativa em suas dimensões, ε = ΔL/L). Existem tensões de tração (alongamento), compressão (encurtamento) e cisalhamento (deslizamento).

• Módulo de Elasticidade (Módulo de Young - E): É uma medida da rigidez de um material . Ele representa a relação entre a tensão aplicada e a deformação elástica resultante (dentro do limite em que o material volta ao normal quando a força cessa). Quanto maior o módulo de elasticidade, mais rígido é o material e menos ele se deforma elasticamente. Ex: A cerâmica tem módulo muito alto (é rígida), enquanto uma resina flexível tem módulo baixo.

• Resistência Mecânica (σ_f): É a tensão máxima que um material suporta antes de fraturar. Podemos medir a resistência à compressão, tração, flexão ou cisalhamento. Um material cerâmico tem alta resistência à compressão, mas baixa resistência à tração. Já um metal tem boa resistência em todos os sentidos.

• Dureza: É a resistência que um material oferece à penetração de uma ponta mais dura (indentação) ou ao desgaste . É uma propriedade de superfície. Um material duro (como a cerâmica) é resistente ao risco, mas pode desgastar o dente antagonista se estiver muito rugoso. Existem várias escalas de dureza, como a de Brinell, Vickers e Knoop, usadas para diferentes tipos de materiais.

• Fluência (Creep): É a deformação plástica (permanente) que um material sofre ao longo do tempo quando submetido a uma tensão constante . Ocorre principalmente em materiais com baixo ponto de fusão, como o amálgama. A fluência excessiva no amálgama pode levar ao escoamento das bordas da restauração e à fratura.

5.3. Propriedades Biológicas: Biocompatibilidade

A biocompatibilidade é, sem dúvida, a propriedade mais importante de todas. Ela pode ser definida como a capacidade de um material desempenhar sua função desejada sem provocar efeitos adversos locais ou sistêmicos no organismo do hospedeiro, promovendo a resposta biológica mais adequada naquela situação específica.

• Importância: Qualquer material inserido no corpo humano (seja em contato com a polpa, gengiva, osso ou mucosa) deve ser seguro. Um material não biocompatível pode causar desde uma simples irritação ou inflamação local até reações alérgicas severas, rejeição de implantes, ou, em casos extremos, problemas sistêmicos .
• Testes de Biocompatibilidade: Antes de chegar ao mercado, os materiais passam por rigorosos testes :
  1. Testes In Vitro (citotoxicidade): São os primeiros testes, realizados em laboratório com culturas de células. Verifica-se se o material ou seus componentes são capazes de matar ou danificar as células.
  2. Testes In Vivo (em animais): Os materiais são implantados em tecidos de animais para avaliar a resposta inflamatória e a interação com o tecido vivo.
  3. Testes de Uso Clínico (em humanos): Após a aprovação nas fases anteriores, o material é testado em voluntários humanos, sob rigoroso controle, para validar sua segurança e eficácia no uso real.
• Materiais Biocompatíveis em Odontologia: O titânio é um dos melhores exemplos, sendo amplamente utilizado em implantes devido à sua capacidade de osseointegração (integração direta com o tecido ósseo) . As cerâmicas e as resinas compostas também são consideradas biocompatíveis quando corretamente manipuladas e polimerizadas.

6. Normalização e Garantia de Qualidade

Como garantir que um material odontológico é seguro e tem um desempenho adequado? É aí que entram as normas técnicas. Organizações nacionais e internacionais estabelecem padrões de qualidade que os materiais devem atender.

• ISO (International Organization for Standardization): É a principal organização mundial de desenvolvimento de normas internacionais. Na Odontologia, as especificações ISO ditam os requisitos para praticamente todos os tipos de materiais, desde o amálgama até os mais complexos sistemas cerâmicos.
• ADA (American Dental Association): O Conselho de Materiais Dentários da ADA foi pioneiro na criação de especificações e programas de selo de aceitação para materiais odontológicos.
• ANVISA (Agência Nacional de Vigilância Sanitária): No Brasil, é o órgão regulador que exige o registro de todos os produtos odontológicos, baseando-se em evidências de segurança e eficácia, muitas vezes respaldadas pelas normas ISO.

Um exemplo é a norma ISO 4049, que especifica os requisitos para materiais de restauração à base de polímeros (resinas compostas) . Ela define como devem ser testadas a resistência à flexão, a sorção de água, a profundidade de polimerização, entre outros. Quando um material segue essas normas, o profissional pode confiar que ele passou por testes padronizados e tem um desempenho previsível.

Conclusão e Próximos Passos

Chegamos ao final deste primeiro contato com a ciência dos materiais odontológicos. Vimos que esta disciplina é a ponte entre os conceitos fundamentais da química e da física e a prática clínica diária. Compreender a evolução histórica, a classificação, os conceitos de adesão, as propriedades físicas, mecânicas e, acima de tudo, a biocompatibilidade, é o primeiro e mais importante passo para se tornar um profissional consciente e capaz de tomar as melhores decisões para a saúde de seus futuros pacientes.

Nos próximos tópicos, aprofundaremos cada uma dessas propriedades e começaremos a estudar famílias específicas de materiais, como os cimentos odontológicos, os materiais de moldagem e as resinas compostas, sempre relacionando suas características com o comportamento clínico esperado.

A jornada está apenas começando. Bons estudos a todos!

Referências para Aprofundamento:

• Anusavice, K. J.; Shen, C.; Rawls, H. R. Phillips: Materiais Dentários. 12. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2013.
• Craig, R. G.; Powers, J. M.; Wataha, J. C. Materiais Dentários: Propriedades e Manipulação. 8. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2006.
• Noort, R. van. Introdução aos Materiais Dentários. 4. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2013.
• Normas ISO (International Organization for Standardization) relevantes para cada material .