Nanotecnologia aplicada a Biomateriais em técnicas preventivas e restauradoras

ARTIGO ORIGINAL

Nanotecnologia aplicada a Biomateriais em técnicas preventivas e restauradoras

Lucas Mateus do Nascimento¹; Ricardo Felipe Ferreira da Silva²

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1. Introdução

A crescente procura por procedimentos estéticos têm exigido da Odontologia a busca por materiais que melhorem a longevidade clínica das restaurações dentárias, o que seria fundamental para manutenção da saúde bucal do indivíduo1.

Há mais de um século, pesquisadores têm se aprofundado em estudos clínicos e experimentais procurando desenvolver materiais com características adequadas para substituição total ou parcial dos tecidos biológicos presentes no corpo humano, visando assim, uma recomposição mais próxima possível da ideal para anatomia e a função da região lesionada ou perdida devido a alguma patologia ou traumatismos diversos2.

Biomateriais dentários são materiais (naturais ou sintéticos) utilizados em contato direto com sistemas biológicos, cuja finalidade é reparar ou substituir tecidos. Agem na remineralização do esmalte e da dentina, induzindo uma resposta específica na interface material-tecido3. Entre as principais características que devem atender este tipo de substância para seu uso é ser biocompatível, estéril, não solúvel, nem reabsorvível, bactericida, bacteriostático, não devem ser afetados ou contaminados por sangue, capazes de estimular a formação de dentina reparadora, adesão à dentina e a outros materiais restauradores, resistir às forças de compressão e tração, além de fornecer uma boa vedação contra bactérias e líquidos e de evitar infiltração, pois estão localizados em um ambiente úmido4.

Basicamente, existem três tipos de biomateriais sendo aplicados na odontologia restauradora: metais, resinas e cerâmicas. Os materiais de resina composta são conhecidos por sofrerem contração de polimerização nas margens, tornando-os suscetíveis a cáries secundárias e, eventualmente, à falha da restauração. Portanto, o desenvolvimento de compósitos dentários que possam resistir ao acúmulo de placa e, como resultado, diminuir a desmineralização induzida por ácido bacteriano pode aumentar a longevidade das restaurações diretas de resina composta5.

Atualmente, a odontologia restauradora é baseada principalmente na odontologia adesiva, na qual os materiais à base de resina são a primeira escolha para procedimentos de restauração. No entanto, este tipo de material tende a acumular mais biofilme do que outros materiais de restauração e tecidos duros dentários, como o esmalte6.

Como o foco é uma odontologia pouco invasiva e que busca a recuperação da saúde, estudos demonstram que a aplicação da nanotecnologia, se mostra promissora para inibir a cárie, controlando os ácidos produzidos pelo biofilme e aumentando a remineralização7. Sendo o avanço mais importante na área de materiais odontológicos restauradores, inúmeras tentativas foram feitas para desenvolver materiais restauradores dentários que ofereçam bom comportamento a longo prazo e atividade antibacteriana sem sacrificar suas propriedades mecânicas8.

Uma quantidade significativa de pesquisas tem sido conduzida sobre a incorporação de agentes antibacterianos e capazes de remineralizar tecido em resinas compostas odontológicas diretas. Exemplos desses agentes incluem flúor, hidroxiapatita, amônio quaternário e partículas/íons de óxido metálico, como prata, ouro, titânio, zinco e vidro9-11.

Diante disso, esta revisão de literatura tem por objetivo descrever a importância, aplicabilidade e comportamento no meio bucal de biomateriais dentários nanoparticulados na odontologia preventiva e restauradora. Portanto, abrangerá os desenvolvimentos mais recentes em nanocompósitos dentários e agentes de ligação nanoestruturados com capacidades antibacterianas e remineralizantes na prevenção e controle de processos desmineralizantes.

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2. Metodologia

 Trata-se de uma revisão de literatura sobre o panorama atual do avanço tecnológico na área de biomateriais dentários para procedimentos preventivos e restauradores.

Para compor o presente trabalho foram consultados os bancos de dados da Bireme, PubMed, Web of Science, Scielo, Lilacs, Scorpus e Embase utilizando as palavras-chave “biomateriais”, “materiais dentários”, “compósitos resinosos”, “estética dental”, “sistema adesivo” e suas respectivas formas nos idiomas inglês e espanhol associados ao operador booleano AND.

Os critérios de inclusão foram revisões de literatura, revisões integrativas, revisões sistemáticas e metanálise e ensaios clínicos disponíveis por completo, publicados nos últimos 10 anos, nos idiomas inglês, português e espanhol. Também foram utilizados artigos da literatura cinza, complementar e referências cruzadas.

Após leitura prévia dos resumos, foram descartados os artigos que não tinham relevância para o tema proposto neste estudo e que abordavam biomateriais em outras áreas da Odontologia.

Ao final, foram selecionados 28 artigos, conforme mostra o esquema 1, para o embasamento científico da escrita deste estudo.

Esquema I: estratégia de busca (Autores, 2024).

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3. Desenvolvimento e discussão

De maneira geral, após a análise dos estudos selecionados, foi constatado que a incorporação de nanopartículas em materiais dentários para melhorar a durabilidade e eficácia das restaurações dentárias é um novo campo de grande interesse. Embora algumas revisões de literatura e estudos laboratoriais tenham focado na incorporação de nanopartículas em materiais odontológicos, elas avaliaram apenas a adição de nanopartículas a um material específico ou estudaram um único tipo de nanopartícula. Por outro lado, uma grande variedade de estudos tem se concentrado em investigar diferentes tipos de nanopartículas, suas concentrações e os meios ideais de incorporá-las em materiais para obter um material dentário resistente à colonização bacteriana.

 ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​ ​​​​  Tabela 1: Síntese dos principais achados

A nanotecnologia é uma ciência que estuda estruturas, materiais e partículas, em que uma de suas dimensões está em escala nanométrica. A nanociência tem revolucionado diversas áreas da saúde, dentre elas, a odontologia e atualmente torna-se necessária a utilização de condutas clínicas de mínima invasão, em especial na dentística restauradora, ambas em constante evolução12.

De modo geral, em todas as especialidades da área odontológica vêm sendo adotados procedimentos que podem ser feitos pelos cirurgiões-dentistas de maneira menos invasiva, podendo ser citados na dentística como exemplo, o processo de remineralização do elemento dental por diferentes materiais3,2.

Diante desse cenário, há uma tentativa de mudar terapias de biomineralização reparadoras para regenerativas, em que os tecidos dentários doentes são substituídos por tecidos biologicamente semelhantes. No entanto, a regeneração do esmalte é particularmente desafiadora, pois o esmalte maduro é acelular e não se reabsorve ou se remodela ao contrário do osso ou da dentina13.

Atualmente, a desmineralização é um problema que afeta uma porcentagem cada vez maior da população mundial e é o principal mecanismo envolvido no desenvolvimento da cárie dentária e da hipersensibilidade dentinária (HD), sendo resultado de interações complexas que ocorrem nos tecidos duros dentários. Outras situações como o consumo de alimentos ou bebidas ácidas e a presença de doença do refluxo gastroesofágico também estão descritos na literatura como fatores contribuintes14.

Quando o pH cai abaixo de ≈5,5, ocorre o processo de dissolução da hidroxiapatita, que é a parte mineral que representa 95% em peso e 75% em peso do esmalte e da dentina, respectivamente. Sendo um processo reversível se os tecidos danificados forem expostos a um ambiente que favoreça a remineralização15.

Embora a remineralização mediada por flúor seja o padrão ouro de base das filosofias atuais de tratamento de cárie, várias novas estratégias de remineralização foram comercializadas ou estão em desenvolvimento que pretendem promover uma remineralização de lesões, reduzir os riscos potenciais associados a produtos de higiene bucal com alto teor de flúor, e facilitar o controle da cárie ao longo da vida16.

Nesse contexto, novos produtos têm sido introduzidos no mercado com a proposta de auxiliar na redução da HD, uma vez que atuam como agente dessensibilizante. Um exemplo disso são os dentifrícios, que contêm compostos bioativos, como fosfato de cálcio amorfo e fosfopeptídeo de caseína (CPP-ACP) (Recaldent™), vidro bioativo contendo fosfosilicato de Cálcio e sódio (NovaMin®) e, ainda, hidroxiapatita, nitrato de potássio e dióxido de titânio. Contudo, há também formulações nas quais esses compostos se apresentam associados a fluoretos17,18.

Em concordância, por meio de uma revisão sistemática analisando ensaios clínicos randomizados, Freitas et al.19, relatou que a utilização de cremes bioativos com vidro bioativado nas concentrações 2,5%-7,5% para tratamento de hipersensibilidade dentinária, apresenta ser uma proposta eficiente devido a capacidade de estimular a neoformação de uma barreira na superfície dentária.

Os cremes dentais são considerados os veículos mais eficazes e acessíveis de agentes remineralizantes, e a incorporação de agentes bioativos para contrastar a erosão do esmalte e da dentina nos cremes dentais tem se tornado cada vez mais comum14,16. Com isso, é consenso que efeitos pequenos, mas acumulativos, podem prevenir alterações disbióticas nos biofilmes dentários e podem ajudar a manter um microbioma oral saudável. Portanto, pode ser benéfico para o hospedeiro e seu biofilme usar agentes externos adequados para desencadear a remineralização e prevenir processos de desmineralização.

No contexto da restauração dentária, falhas como fratura e infiltração marginal, são comuns devido a propriedades físicas e químicas entre os materiais e o tecido duro dental. Além disso, restos de alimentos se acumulam facilmente na superfície de materiais gerando locais de retenção de placa dentária mais comumente na interface entre a restauração e a cavidade preparada, seguido pela invasão de bactérias cariogênicas, principalmente Streptococcus mutans (S. mutans). Isso resulta em cáries recorrentes e subsequente deslocamento da restauração, e leva ao ciclo vicioso de restauração com tamanho crescente que, em última análise, reduz a expectativa de vida do dente20,21. Observa-se também que todo e qualquer material utilizado nas restaurações apresentam características biológicas inferiores aos tecidos naturais presentes no elemento dentário.

Ao longo de muitos anos, existia uma padronização quanto à abordagem terapêutica utilizada para o tratamento de elementos dentais cariados, que preconizava a completa remoção dos tecidos cariados seguida do restabelecimento da forma e função do dente pela restauração. A preparação cavitária era extensa, feita de maneira geométrica predeterminada, o que levava a uma degradação desnecessária das estruturas hígidas, reduzindo assim a resistência do elemento dentário às forças mastigatórias que incidem sobre a restauração22.

Várias estratégias foram desenvolvidas para promover menor desgaste do tecido dental, estabilidade da adesão e evitar falhas na restauração dentária e diferentes materiais bioativos têm sido testados em materiais dentários23,24,25.

Partindo dessa ideia, Ferrando-Magraner et al.6 em sua revisão sistemática examinou e analisou quantitativamente as evidências atuais para a adição de diferentes nanopartículas em materiais restauradores dentários, para determinar se sua incorporação aumenta as propriedades antibacterianas/antimicrobianas dos materiais e concluiu que a incorporação de nanopartículas levou a um aumento significativo na capacidade antibacteriana de todos os materiais odontológicos sintetizados em comparação com os materiais do grupo controle.

Wang et al.21 abordaram as propriedades antibacterianas de biomateriais à base de prata (AgBMs). Entre todos os tipos de AgBMs, os AgNPs receberam a maior atenção por suas excelentes propriedades antimicrobianas contra bactérias, fungos e vírus envelopados. AgNPs são definidos como partículas elementares de prata em tamanho em escala nanométrica (1 nm a 100 nm). Em comparação com as partículas da prata coloidal tradicional, os AgNPs são mais consistentes em tamanho e forma, o que significa consistência nas propriedades. Além disso, o tamanho reduzido melhora a resistência ao desgaste, o que é valioso em odontologia. Sua relação superfície/volume aumentada resulta em reações de superfície mais altas e resistência de ligação mais forte. Podem também, melhorar a estética dos materiais odontológicos.

Hao et al. 20 avaliaram através de uma revisão sistemática a incorporação da zeólita aos materiais dentários e sua combinação com íons inorgânicos como a prata e zinco para liberação controlada e melhora das suas propriedades mecânicas e antibacterianas. Foi avaliado sua adição em Hidróxido de Cálcio, MTA, Cimento de Ionômero de vidro e em diferentes resinas acrílicas e não acrílicas. Os autores concluíram que a zeólita incorporada, principalmente a prata, demonstrou propriedades antimicrobianas aprimoradas quando inserida a materiais dentários. Quanto às propriedades mecânicas foi recomendado uma concentração menor de zeólita ao MTA e materiais protéticos acrílicos com a ressalva de que mais estudos são necessários para se obter um valor exato.

Tahriri et al. 26 em sua revisão, apresentou aplicações de nanomateriais de engenharia baseadas em grafeno de última geração para células no campo odontológico e perspectivas sobre as diversas aplicações do grafeno e seus derivados em associação com implantes dentários de titânio, membranas para regeneração óssea, resinas, cimentos e adesivos, bem como procedimentos de clareamento dental.

Na revisão de Zhang et al. 11 foram citados estudos evidenciando a utilização de compostos quaternários de amônio (QACs) em resinas compostas, resinas acrílicas na confecção de próteses, cimento de ionômero de vidro e em cimentos endodônticos. Os estudos mostraram que o QACs possuem atividades antimicrobianas contra bactérias e fungos que poderia acarretar na diminuição a ocorrência de cárie secundária, infecção fúngica e falhas de origem patológica em tratamentos endodônticos.

Outro desafio para os procedimentos adesivos dentinários é possibilitar uma ligação efetiva entre a estrutura dental e materiais restauradores. Enquanto a adesão ao esmalte está consagrada como duradoura e bem-sucedida, a adesão à dentina em longo prazo permanece um desafio clínico até os dias de hoje 7,2

Com base nisso, estudos apontam que os adesivos podem ser enriquecidos com nanobiovidro, capazes de recuperar as propriedades de uma dentina afetada por cárie, sem prejudicar a adesividade. Este material bioativo dispõe de uma excelente capacidade para induzir a precipitação do fosfato de cálcio e, consecutivamente, a cristalização em hidroxiapatita quando imerso saliva. Devido ao seu mecanismo de ação, vidros bioativos possuem a capacidade de reparar defeitos ósseos e estão presentes em alguns tratamentos contra a hipersensibilidade dentinária27,28

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4. Considerações finais

Com o avanço da nanotecnologia traz quantidades enormes de novos materiais com propriedades únicas. A evolução dos materiais dentários facilitou a prática do cirurgião dentista. O aperfeiçoamento e o desenvolvimento de novas técnicas e meios remineralizantes parece ser a abordagem mais promissora para suprimir a desmineralização, melhorar a durabilidade da ligação resina-dentina e a resistência de união, controlar as recidivas de cárie muitas vezes associadas aos procedimentos restauradores e promover a remineralização.

A utilização da nanotecnologia no aprimoramento dos biomateriais dentários não é uma prática recente, contudo materiais restauradores com características universais como resistência às forças oclusais e estética favorável ainda constitui um objetivo a ser alcançado. No entanto, faz-se necessário um maior número de pesquisas que avaliem a longo prazo os efeitos desses materiais e o conhecimento do profissional de odontologia sobre indicações e protocolos de uso, haja visto que constantemente novos produtos são testados e inseridos no mercado.

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5. Biografias