BR102014004510A2 - método, composição de espinélio reforçado com zircônia tetragonal e produto cerâmico odontológico assim constituído - Google Patents

Abstract

resumo método, composição de espinélio reforçado com zircônia tetragonal e produto cerâmico odontológico assim constituído a presente invenção refere-se a um método, uma composição e um produto cerâmico que compreende espinélio reforçado com zircônia tetragonal para confecção de próteses dentárias.

Description

MÉTODO, COMPOSIÇÃO DE ESPINÉLIO REFORÇADO COM ZIRCÔNIA TETRAGONAL E PRODUTO CERÂMICO ODONTOLÓGICO ASSIM CONSTITUÍDO [0001] A presente invenção refere-se a um método, uma composição e um produto cerâmico que compreende espinélio reforçado com zircônia tetragonal para confecção de próteses dentárias.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO [0002] As cerâmicas dentais são conhecidas pela sua excelência em reproduzir artificialmente os dentes naturais. No século XVIII foi empregada pela primeira vez na Odontologia como dente artificial para próteses totais. A partir do século XX passou a ser utilizada para a confecção de restaurações metalocerâmicas e mais recentemente, com o aprimoramento da tecnologia cerâmica, surgiram as restaurações livres de metal. As cerâmicas têm apresentado rápida evolução em âmbito científico com o intuito de melhorar suas propriedades físicas e mecânicas para suprir as necessidades estéticas que são cada vez mais exigidas pela sociedade moderna. Nesse contexto, é preciso conhecer cada sistema cerâmico disponível atualmente no mercado, desde suas principais características até suas limitações, para saber indicá-lo de modo correto em cada situação clínica específica (extraído de http://www.scielo.br/pdf/ce/v54n331/a0854331.pdf). [0003] O espinelio é uma cerâmica que, quando isenta de porosidade, dentária que possui altíssima translucidez. Por isso, é utilizado como material para prótese dentária, em casos clínicos onde há perda parcial de dentes anteriores (frontais), os quais necessitam de estética para não causar desconforto aos pacientes,reduzindo sua auto-estima. [0004] Este tipo de material é caracterizado ainda por baixa resistência mecânica, por isso existe uma restrição de seu uso, já que normas internacionais rigorosas inviabilizam este material para a maioria dos casos. [0005] O espinélio hoje é utilizado como prótese dentária sob duas formas de composição e fabricação: 1) Espinlio puro em pó, MgAI204, é moldado no formato anatômico do dente do paciente, por processo de colagem em barbotina, e em seguida pré-sinterizado criando uma estrutura porosa (casquete). Após essa pré-sinterização, os poros presentes neste casquete são preenchidos com um vidro por infiltração, em temperaturas elevadas criando uma estrutura de alta translucidez. Sobre esta estrutura infiltrada então, é aplicada uma porcelana comercial para produzir um modelo similar ao dente perdido do paciente. 2) Blocos pré-sinterizados de espinélio puro, de diferentes geometrias, são utilizados em sistemas CAD/CAM, os quais são fresados a partir de um modelo do dente perdido, devidamente escaneado (scanner 3D) e em seguida usinado. Este modelo pré-sinterizado (casquete) poroso é submetido a infiltração de vidro, similar ao descrito anteriormente. [0006] Este produto foi desenvolvido há dez anos na Europa e desde então vêm sendo utilizado na confecção de próteses, em escala mundial, para aplicações especificas de dentes unitários anteriores (frontais). [0007] Cerâmicas odontológicas são constituídas principalmente por vidros, porcelanas, cerâmicas vítreas ou estruturas muito cristalinas. Elas são mais resistentes à corrosão que os plásticos, e exibem uma resistência à flexão e tenacidade e à fratura de moderada a excelente e são resistentes a altas temperaturas (Anusavice P, 11a ed) Segundo Paulillo, eí al. (1997) e Chain, ei aí. (2000), as cerâmicas constituem-se na principal alternativa de tratamento restaurador para a estrutura dental, devido à sua biocompatibilidade, resistência à compressão, condutibilidade térmica semelhante aos tecidos dentais, radiopacidade, integridade marginal, estabilidade de cor e, principalmente, elevado potencial para simular a aparência dos dentes. As propriedades descritas acima justificam o uso das cerâmicas odontológicas, em restaurações indiretas, nas quais o paciente deseja combinar alta durabilidade e resistência com uma boa estética. Atualmente, há vários sistemas de cerâmicas que são reforçadas pela adição de algum componente, sendo que os mais utilizados são a leucita, a alumina, o dissilicato de lítio e a zircônia. No sistema In Ceram, existem basicamente três tipos de sistemas de cerâmicas: a In-Ceram Spinell que é indicada para próteses unitárias anteriores; a In-Ceram Alumina, que é indicada para próteses unitárias de três elementos anteriores e posteriores e próteses fixas anteriores; e a In-Ceram Zircônio, que é indicada para próteses unitária posteriores e próteses fixas posteriores, devido do alto grau de opacidade ela não é indicada para restaurações anteriores, pois comprometería a estética. Elas são contra-indicadas para pacientes com bruxismo e casos onde não haja espaço suficiente para desgaste oclusal (1,5mm oclusão e 1,2 mm de contorno circular). [0008] O sistema Procera AlICeram é indicado em casos de próteses unitárias anteriores e posteriores, facetas, onlays e inlays, e próteses fixas de três elementos, e é contra indicado para pacientes com bruxismo. O sistema IPS Empress é indicado para facetas, onlays e inlays e próteses unitárias anteriores, e o IPS Empress II é indicado para facetas, onlays e inlays, próteses unitárias anteriores e posteriores e próteses fixas de três elementos anteriores (Anusavice P, 11a ed). As cerâmicas reforçadas podem ser usadas na região de dentes posteriores, devido á alta resistência à fratura e trincas que possuem as peças. Entretanto, é importante ressaltar, que em pacientes com bruxismo, estão contraindicadas o uso dessas cerâmicas reforçadas, visto que a carga mastigatória é muito intensa, e a peça poderá não suportar tais forças excessivas. Avaliando as indicações, vantagens e expectativas do paciente, cabe ao cirurgião dentista, encontrar dentre as cerâmicas reforçadas, a mais adequada para cada caso, tendo sempre em vista as propriedades físicas de cada uma, para poder fazer a escolha do modo correto (Anusavice P, 11a ed) (Extraído de: http://www.bibliotecadigital.unicamp.br/document/?code=000781518). A referência acima citada é incorporada presentemente em seu inteiro teor. Compreendem referências não patenteadas igualmente valiosas aquelas acessíveis pelos links http://www.ime.eb.br/arquivos/teses/se4/cm/desenvolvceramico_marcelotraitel.pdf e www.ufpe.br ijd/index.php/exemplo/article/viewFile/8/7 cujos escopos são presentemente incorporados por referência. [0009] No que tange à literatura patenteada, o documento de patente US4820666 refere-se a cerâmicas a base de zircônia que possui alta estabilidade hidrotérmica e que consiste essencialmente de 40% em peso de zircônia parcialmente estabilizada com ítrio e cério formando um sistema, e de 3 a 60% de espinélio ou alumina de modo a produzir um grão com tamanho de partícula não superior a 2 micrômetros processada em condições específicas para produzir um material com baixa deterioração. [0010] O documento US4975397 refere-se a um método para moldagem sinterizada de óxido de zircônio parcialmente estabilizado tendo uma microestrutura de 40 a 70 fases cúbicas percentuais de volume, 30 a 70 fases tetragonais percentuais de volume e cerca de 10 fases monoclínicas percentuais de volume em que a fase tetragonal está presente na forma de precipitado menores do que 200nm. Uma mistura de magnésia e ítria é utilizada para estabilizar a zircônia. Opcionalmente, a moldagem sinterizada pode também conter cerca de 20% de espinélio. [0011] O documento US6309749 refere-se a um meio de moagem que é composto de partículas cerâmicas que contêm um tamanho médio de 0,1 a 20mm. As partículas cerâmicas contém um núcleo de zircônia tetragonal e uma casca contínua do núcleo que compreende zircônia cúbica, zircônia monoclínica, espinélio e zircônia. O documento também refere-se a um método de fabricação do meio de moagem que inclui proporcionar partículas cerâmicas que possuem o tamanho médio entre 0,1 e 20mm. As partículas cerâmicas compreendem zircônia tetragonal revestida com material de argila e sinterizadas para formar uma camada de zircônia cúbica, zircônia monoclínica, espinélio ou zircônia sobre um núcleo de zircônia tetragonal. [0012] Apesar das contribuições dadas pelos ensinamentos acima revelados, não são vistas soluções para problemas usuais da técnica, a saber: - Baixa resistência mecânica, o que restringe seu uso para apenas uma aplicação como material dentário: infraestrutura em dentes anteriores. A Norma IS06872 exige resistência mecânica não atingida neste material. - O processo de infiltração é uma técnica manual, e por isso, muito sujeita a falhas humanas. Assim, por vezes a quantidade de vidro aplicada sobre a infraestrutura de espinélio, não permite o preenchimento completo dos poros e pode causar redução da translucides e principalmente, redução significativa da resistência mecânica.

OBJETIVO DA INVENÇÃO [0013] É um objetivo da presente invenção proporcionar uma composição cerâmica que compreende espinélio (material de excelente estética) reforçado com zircônia tetragonal em que é empregada zircônia que é uma cerâmica de altíssima resistência mecânica, muito utilizada na confecção de próteses dentárias, em casos de próteses unitárias e multi-elementares. Pode ser utilizada como material monolítico ou ainda como reforço para outras matrizes cerâmicas, atuando como agente tenacificador, o que gera acrescimento significativos de resistência a outros materiais cerâmicos como o espinélio. [0014] A zircônia atua ainda como facilitador do processo difusional que permite a redução das temperaturas finais de sinterização em fase solida. Assim, há possibilidade de viabilização de sinterização direta do espinélio, sem necessidade de infiltração de vidros, para eliminação de poros. [0015] Vantajosamente, o material cerâmico da presente invenção pode ser prototipado diretamente em sistemas CAD/CAM; não há necessidade de infiltração de vidros, o que gera redução da propriedades mecânicas; melhora da resistência mecânica pelo uso da zircônia tetragonal como tenacificador; e o espinélio é muito mais barato que a zircônia tetragonal pura, hoje utilizada na odontologia e possui melhor estética.

DESCRIÇÃO DA MODALIDADE PREFERIDA DA INVENÇÃO [0016] A presente invenção será descrita em termos de sua modalidade preferida, entretanto, certas variações e/ou modificações se tornarão aparentes a partir da presente descrição, portanto, tais variações e/ou modificações estão incluídas no escopo ora reivindicado. [0017] De acordo com a presente invenção, o produto cerâmico que compreende espinélio reforçado com zircônia tetragonal é definido conforme esquema a seguir: a) A presente composição compreende uma preparação de misturas de espinélio com zircônia, com proporções de zircônia tetragonal variando entre 0,1% e 70% em peso; b) Os pós de espinélio e zircônia deverão ter tamanhos de partículas variando na faixa de 0,1 pm (1 OOnm) e 50pm (micra). c) Este processo de mistura de pós, pode ser feito por síntese de pós, ou mistura física e/ou mecânica, em moinhos ou agitadores. d) A mistura deve ser homogênea suficiente para criar uma distribuição de partículas homogênea, ao redor das partículas de espinélio da mistura. e) Estas misturas deverão ser submetidas a compactação (uniaxial e/ou isostática) ara confecção de blocos com diferentes geometrias (ex: 20x15x15mm e 40x15-x15mm). As dimensões destes blocos serão desenvolvidas em função das necessidades dos sistemas de fresagem CAD/CAM utilizados na odontologia. f) Os blocos deverão ser pré-sinterizados, em temperaturas variando entre 700°C e 1500°C, com patamares variando entre 0 e 6h. g) Os blocos pré-sinterizados serão usados em sistemas CAD/CAM de usinagem de próteses.As próteses de espinélio-zircônia usinadas, serão submetidas a sinterização em temperaturas variando entre 1400°C e 1700°C, com patamares de sinterização de Oh a 12h, e com taxa de aquecimento e resfriamento variando de 10C/min e 200C/min. h) As próteses sinterizadas estão prontas para que os técnicos de prótese realizem a aplicação de porcelanas de recobrimento e finalizem as próteses que serão utilizadas nos pacientes. [0018] Em função da composição do material desenvolvido, com vistas especificas a utilização como material para infraestrutura de próteses dentárias. Composição de MgAI204 - 99,9% a 30%; Zr02(Y203) ou zircônia tetragonal equivalente - 0,1% a 70%. Produto sólido poroso (porosidade entre 1 e 50%) para uso em sistemas de usinagem CAD/CAM ou MAD/MAN. fabricado em diferentes formatos de blocos pré-sinterizados (espessuras variando entre 5mm e 30mm: a) No caso de seção cilíndrica (diâmetro variando entre 10 e 100mm). No caso de seção retangular ou quadrada, com seção variando entre 10x10mm a 100x100mm, O processo de fabricação dos blocos seguirá a rota convencional de processamento cerâmico, com mistura de pós, conformadas por compactação (prensagem uniaxial e/ou isostática) ou extrusão. O produto conformado produzido nas faixas de geometrias e composições descritas anteriormente seguirá para tratamento térmico (pré-sinterização), em faixas de temperaturas, tempos e taxas descritos anteriormente.

Claims (6)

1 - Método para preparação de produto cerâmico caracterizado por compreender a) Preparar uma mistura de pós que compreende espinélio com zircônia com proporções de zircônia tetragonal variando entre 0,1% e 70% em peso em que os pós de espinelio e zircônia deverão ter tamanhos de partículas variando na faixa de 0,1 pm (100nm) e 50pm (micra); b) Formar blocos por meio de compactação (uniaxial e/ou isostática) para confecção de blocos com geometrias que variam entre 20x15x15mm e 40x15-x15mm; c) Pré-sinterizar os blocos em temperaturas que variam entre 700°C e 1500°C, durante períodos que variam 0 e 6h; e d) Sinterizar as próteses de espinélio-zircônia usinadas a partir dos blocos pré-sinterizados a temperaturas que variam entre 1400°C e 1700°C, durante um período de Oh a 12h e a uma taxa de aquecimento e resfriamento que varia variando de 10°C/min a 200°C/min.

2 - Composição de espinélio reforçado com zircônia tetragonal, caracterizada por compreender de 99,9% a 30% de MgAI204 e de 0,1% a 70% de Zr02 ou Y2C>3 ou zircônia tetragonal equivalente.

3 - Artigo cerâmico caracterizado por compreender uma composição de MgAI2C>4 de 99,9% a 30% e Zr02 ou Y2C>3 ou zircônia tetragonal equivalente que varia entre 0,1% a 70% e uma porosidade que varia entre 1 e 50%.

4 - Artigo cerâmico, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por compreender formatos de blocos pré-sinterizados com espessuras que variam entre 5mm e 30mm.

5 - Artigo cerâmico, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por compreender seção cilíndrica com um diâmetro que varia entre 10 e 100mm.

6 - Artigo cerâmico, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por compreender uma seção retangular ou quadrada com uma seção que varia entre 10x10mm a 100x100mm.