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Mayo 2004


 

 



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SmartLite PS

Spectrum 800

 

Diodos emisores de luz (LED) para fotopolimerização

Alexandra Vinagre, João Carlos Ramos, Ana Chambino, Américo Faustino
Departamento de Medicina Dentária, Estomatologia e Cirurgia Maxilo-Facial da Faculdade de Medicina da Universidade de Coimbra


O desenvolvimento de sistemas adesivos e resinas compostas fotoactivadas estabeleceram uma nova etapa na área da dentisteria restauradora. Paralelamente, a utilização da luz visível tornou-se imprescindível para a polimerização de muitos outros materiais utilizados no âmbito da prostodôncia, periodontologia, medicina dentária preventiva, ortodôncia, entre outros.

Para assegurar uma adequada fotopolimerização das resinas compostas deve ter-se em conta três principais factores: a intensidade de luz emitida21,24, a sua distribuição espectral19 e o tempo de polimerização8,24. No entanto, outros factores, tais como, o tipo, cor e opacidade da resina composta10,28, espessura do incremento23, temperatura do compósito3, distância da ponta da luz à superfície do material22,26 e o tempo de pós-irradiação20, influenciam a polimerização e o grau de conversão das resinas compostas.

A utilização de resinas fotoactivadas teve início nas anos 70. Os primeiros fotopolimerizadores emitiam luz no espectro ultravioleta, num comprimento de onda cerca dos 365 nm. No entanto, foram relatados alguns problemas tanto no que diz respeito às características físicas das resinas compostas como a problemas de saúde relacionados com lesões oculares e dérmicas 34.

Para superar aqueles problemas, desenvolveram-se aparelhos para fotopolimerização a emitir na região visível do espectro. Actualmente, a canforoquinona é o fotoiniciador mais frequentemente encontrado no componente de resina da maioria dos compósitos fotopolimerizáveis. Quando esta molécula absorve um adequado fotão de energia é excitada para um nível energético superior e ao combinar-se com um agente redutor, normalmente uma amina terciária, formam-se radicais livres que iniciam o processo de polimerização, pela conversão dos monómeros em polímeros11. O pico de absorção máximo desta molécula situa-se num comprimento de onda de 468 nm, pelo que a luz emitida pelos aparelhos de fotopolimerização deve enquadrar-se neste espectro de absorção.

Os aparelhos de luz mais divulgados e utilizados na prática clínica diária, são compostos por lâmpadas de halogéneo que emitem luz visível. As lâmpadas de halogéneo produzem luz por incandescência (Fig.1), em que um filamento ao ser aquecido, conduz à excitação de átomos sobre uma vasta gama de níveis energéticos, produzindo um largo espectro de acção, onde está contida a porção azul de interesse na polimerização das resinas compostas (Fig.2). Para seleccionar apenas esta região azul são utilizados filtros para bloquear a emissão de comprimentos de onda indesejáveis.15 

Fig. 1 Fig. 2 Fig. 3

Uma das mais sérias limitações associadas à tecnologia de halogéneo diz respeito ao seu tempo de vida efectivo limitado de 50 a 100h de uso contínuo. O calor dissipado pela lâmpada gera temperaturas elevadas que provocam uma progressiva degradação dos filtros, lâmpadas e sistemas condutores, conduzindo, invariavelmente, a uma diminuição da intensidade de luz emitida ao longo do tempo. Na figura 3 podem-se observar zonas escuras na extremidade da ponta de um fotopolimerizador resultantes da degradação dos sistemas condutores (fibras ópticas).

Nestes aparelhos, o aquecimento do filamento de tungsténio, obriga à utilização de um sistema de refrigeração, que forçam a troca do ar no interior do equipamento. A diminuição da intensidade de luz emitida conduz a uma diminuição da profundidade de polimerização das resinas compostas e a um decréscimo das suas propriedades físicas e mecânicas, levando a um risco aumentado e prematuro de insucesso das restaurações15. Deste modo, a monitorização da intensidade de luz, recorrendo à utilização de radiómetros, deve ser feita regularmente pelos profissionais. Uma correcta manipulação, manutenção e controlo periódico da intensidade de luz dos aparelhos de fotopolimerização é absolutamente necessária para maximizar o seu desempenho clínico. Alguns autores demonstraram que muitos aparelhos de luz utilizados regularmente pelos profissionais não emitiam uma adequada intensidade de luz2,14,18.

Há alguns anos surgiram outras fontes de luz como os aparelhos de Plasma e o LASER de Argon, caracterizados pela emissão de elevadas intensidades de luz associadas a uma acentuada redução do tempo de polimerização. A utilização da fotopolimerização plasmática ultra-rápida e do LASER de Argon é ainda controversa, tanto no que diz respeito ao seu desempenho clínico, nomeadamente à contracção de polimerização, microinfiltração marginal e propriedades mecânicas finais das resinas compostas, como na relação custo/benefício, uma vez que são aparelhos muito dispendiosos e, por isso, pouco utilizados6, 4,33.

Para ultrapassar alguns problemas relacionados com os aparelhos de halogéneo, a tecnologia LED, acrónimo de Light Emitting Diode ou Díodo Emissor de Luz foi proposta para a fotopolimerização de materiais dentários. Os LEDs têm aplicações comuns com que praticamente todos estamos familiarizados, tais como, displays numéricos de muitos aparelhos electrónicos ou sinalização de tráfego.5

A tecnologia de estado sólido permitiu o desenvolvimento dos díodos emissores de luz. Em 1995, foram desenvolvidos por Nakamura S., LEDs com uma potência de 4.8mW/Led, subjacentes à tecnologia Nitreto de Gálio, com aplicação na área da fotopolimerização. Nas figuras 4 e 5 pode-se observar a parte terminal de um fotopolimerizador de LED (SmartLite PS, Denstsply) cujo o LED está colocada na extremidade da ponta do fotopolimerizador.

Fig. 4 Fig. 5

Os LEDs baseiam-se em junções de semicondutores dopados (junções do tipo p-n) para gerar a luz, como consequência de um fenómeno de electroluminescência em que a recombinação de um electrão e de uma lacuna numa junção p-n de um semicondutor leva à emissão de um fotão9,15. O comprimento de onda de emissão depende do material do semicondutor, conduzindo no caso dos LEDs de Nitreto de Gálio, e sem recurso a filtros, à emissão de luz azul7.

Relativamente aos aparelhos de halogéneo, os aparelhos de LEDs poderão ser menos potentes, mas apresentam um fluxo espectral mais estreito e selectivo para a canforoquinona, pelo que, a sua utilização deverá ser reservada a materiais que contenham apenas aquele fotoiniciador na sua composição ou outros que possuam o seu espectro de absorção máximo contido no mesmo intervalo17,31.

A quantidade de luz emitida pelas lâmpadas de halogéneo sobre toda a região espectral é maior do que a emitida pelos LEDs. No entanto, na região de interesse, entre os 450 e os 470 nm, a quantidade de luz emitida pelos LEDs pode atingir o dobro da emitida pela lâmpada de halogéneo. Esta é a razão apontada por alguns autores para explicar a maior eficiência dos LEDs na polimerização das resinas compostas27. A intensidade de luz emitida por um aparelho é calculada dividindo a sua potência pela área da ponta de luz e, se o limite mínimo recomendado21,24 para os aparelhos de halogéneo é de 300mW/cm2, devido à menor eficiência das lâmpadas em relação ao intervalo de interesse, no caso dos LEDs não existe consenso do valor limite da intensidade luminosa necessária, sendo que quanto maior for a área da ponta de luz, menor a intensidade emitida pelo aparelho15.

 O fluxo espectral comparativo de um aparelho de halogéneo e um aparelho de LED está demonstrada nos gráficos 1 e 2, onde se verifica que um Spectrum 800 (Dentsply DeTrey, Konstanz) com dois anos de utilização, apresenta uma distribuição espectral larga ao passo que a luz emitida pelo SmartLite PS (Dentsply DeTrey, Konstanz) está mais concentrada num intervalo de comprimento de onda de 430 a 490 nm.

Gráfico 1 Spectrum 800 Gráfico 2 SmartLite PS

Outras vantagens associadas a estas fontes de luz prendem-se com o seu tempo de vida útil de milhares de horas, sem alteração significativa do fluxo de luz ao longo do tempo e ao baixo consumo energético, pelo que, são munidos de baterias recarregáveis, permitindo a sua utilização portátil, integrando, deste modo, o grupo de aparelhos sem cabo ou “cordless”1. Além disso, o aquecimento gerado pelos LEDs  no processo de polimerização é reduzido, pelo que nestes aparelhos não é incorporado qualquer sistema de ventilação, minimizando o ruído provocado7,9. Por outro lado, as reduzidas dimensões dos LEDs pode pemitir a sua incorporação directamente na extremidade do fotopolimerizador, dispensando a necessidade de fibras ópticas para a transmissão da luz. Em suma, a especificidade tecnológica usada na concepção destes aparelhos pode-lhes proporcionar, sob o ponto de vista ergonómico, diferenças significativas  em relação aos fotopolimerizadores convencionais de halogéneo, como podemos constatar na figuras 6 e 7 entre o Spectrum 800 e o novo SmartLite PS.

Fig.6  Fig. 7

A capacidade da tecnologia LED para a polimerização de materiais dentários foi avaliada por diversos autores7,9,11,12,15. A profundidade de polimerização, o grau de conversão, a microdureza, a temperatura gerada e algumas propriedades mecânicas das resinas compostas, foram os principais objectivos da maioria dos estudos actualmente disponíveis na literatura científica.

Os estudos conduzidos por Fujibayashi & col e Mills & col compararam LEDs protótipos com aparelhos de halogéneo em que a intensidade de luz destes era reduzida para coincidir com a mais reduzida intensidade de luz emitidas pelos LEDs. O número de LEDs e a intensidade de luz emitida dos protótipos utilizados eram de 61 LEDs e 100mW/cm2 e 25 LEDs e 300mW/cm2, respectivamente. Os resultados permitiram concluir que, quando comparados com aparelhos de halogéneo, condicionavam uma maior profundidade de polimerização das resinas compostas7,15.

Algumas das propriedades mecânicas das resinas, tais como, resistência e módulo de flexão e resistência à compressão foram avaliadas por Stahl & col e Jandt & col, quando compararam um aparelho de  halogéneo a emitir uma intensidade de luz de 755mW/cm2 com um aparelho de 27 LEDs desenvolvido laboratorialmente a emitir uma intensidade de 300 mW/cm2 e demonstraram não existirem diferenças significativas das propriedades das resinas entre as duas fontes de luz testadas9,27.

Todos estes estudos utilizaram aparelhos experimentais com um número consideravelmente elevado de LEDs associados a uma concentração da luz emitida ou a uma diminuição, intencional, da intensidade emitida pelos aparelhos de halogéneo. Com a introdução de aparelhos LEDs no mercado, tornou-se fundamental investigar as suas capacidades frente aos aparelhos de halogéneo convencionais, na medida em que as suas características diferem daquelas apresentadas pelos LEDs experimentais.

A microdureza de Vickers foi objecto de estudo de Kurachi e colaboradores12 que concluiram que para um tempo de polimerização de 40 segundos, a luz LED estudada (6 LED – 79 mW/cm2) condicionava menores valores de dureza do que aqueles obtidos com a luz de halogéneo (475 mW/cm2) com que foi comparada e que todas as amostras de resina, qualquer que fosse a espessura (0.35; 1,25 e 1,8 mm) requeriam 120 segundos de exposição à luz LED para produzir valores de dureza comparáveis aos conseguidos pela luz de halogéneo num tempo de polimerização de 40 segundos. Leonard & col13 obtiveram resultados concordantes. Para além da microdureza, neste estudo, a intensidade de luz emitida por cada aparelho foi medida e comparada em dois intervalos de comprimento de onda diferentes; de 380 a 520 nm e de 450 a 500nm. Os autores verificaram que, mesmo quando a intensidade ficava limitada ao intervalo compreendido entre 450 a 500 nm, a luz emitida pelo aparelho de halogéneo era pelo menos quatro vezes mais intensa do que a emitida pelos unidades LED estudadas, justificando, deste modo os resultados obtidos13.      

A profundidade de polimerização das resinas testada em função da microdureza, demonstrou ser significativamente inferior quando polimerizadas com LEDs comerciais, comparativamente a aparelhos de halogéneo ou Leds protótipos. Nos mesmos estudos foi também avaliada a resistência à compressão, onde se obtiveram resultados discordantes. Num dos trabalhos obtiveram-se valores comparativos, ao passo que no outro, o Led comercial demonstrou ser significativamente inferior16,30.

Asmussen e Peutzfeldt1 investigaram a eficácia de dois aparelhos comerciais (e-light e Elipar FreeLight) comparativamente a um aparelho de halogéneo através de algumas propriedades físicas das resinas compostas, nomeadamente, resistência e módulo de flexão, contracção de polimerização, profundidade de polimerização e grau de conversão. Os valores obtidos pelas unidades LEDs estudadas, foram semelhantes ou apenas ligeiramente inferiores aos condicionados pelo aparelho de halogéneo convencional e, no que diz respeito à resistência à flexão e profundidade de polimerização preenchiam os requisitos  determinados pela ISO.

O aumento da temperatura das resinas compostas durante a fotopolimerização constitui um potencial efeito negativo para a polpa dentária. O estudo desenvolvido por Uhl & col32 determinou o aumento da temperatura em três resinas compostas diferentes, polimerizadas com dois LEDs, um comercial e um protótipo, e um aparelho de halogéneo. Os resultados indicaram que para qualquer resina estudada a temperatura desencadeada pelo aparelho de halogéneo a uma profundidade de 2mm era significativamente superior do que a gerada pelos LEDs. Outros autores obtiveram resultados concordantes, utilizando um LED experimental29.

Em resumo, a nova geração de fotopolimerizadores baseados em LEDs exige que se empreendam vários estudos científicos que comprovem claramente  todas as suas potencialidades, ou que permitam orientar as suas linhas mestras de evolução e aperfeiçoamento. Contudo, mesmo que somente atinjam uma eficácia equivalente aos aparelhos de halogéneo  convencionais, algumas das suas propriedades técnicas e ergonómicas poderão constituir per si razões suficientes para a sua utilização.

BIBLIOGRAFIA

1 - Asmussen E.& cols. Quintessence Int 2002; 34:71.
2  - Barghi N. .& cols J Am Dent Assoc 1994; 25:992.
3 -  Bennet B.& cols J Dent Res 1994; 73:227.
4 - Cobb D.S. & cols. Am J Dent 1996; 9: 199. 
5 -  Duke E.S. Compendium 2001;22:722.
6 - Duret F., .& cols. Rev Orthop Dento Faciale 2000; 34: 525.
7 -. Fujibayashi K., .& cols. Dent Japan 1998; 34:49. 
8 - Harrington E., .& cols.J Oral Rehab 1996;23:210.
9 - Jandt K.D., .& cols. Dent Mat 2000; 16:41. 
10 - Kawaguchi M., .& cols. J Dent Res 1994; 73:516.
11 – Knezevic A., .& cols.
J Oral Rehab 2001; 28: 586.
12 - Kurachi C., .& cols. Dental Mat 2001; 17:309.
13 - Leonard D.L. & cols. J Esthet Restor Dent 2002; 14:286.
14 - Martin F.E. J Dent 1998; 26:239.
15 -  Mills R.W. & cols. Br Dent J 1999; 186:388.
16 - Mills R.W., .& cols. Biomaterials 2002; 23:2955. 
17 - Mills R.W., .& cols. Br Dent J 2002; 193:459.
18 - Miyazaki M., .& cols. Oper Dent 1998; 23: 50.
19 - Nomoto R. Dent Mat J 1997; 16:60. 
20 -  Peutzfeldt A., .& cols. J Dent 2000; 28:447. 
21 - Pilo R., .& cols. J Dent 1999; 27: 235. 
22 - Pires J.A.F, .& cols. Quintessence Int 1993; 24:517.
23 - Prati C., .& cols. Am J Dent 1999; 12: 231.
24 - Rueggeberg F.A. & cols. Op Dent 1994; 19:26. 
25 - Rueggeberg F.A. & cols. Am J Dent 1993; 6:91.
26 - Sobrinho L.C., .& cols.
Braz Dent J 2000, 11:11.
27 - Stahl F., .& cols. Biomaterials 2000; 21:1379.
28 - Tanoue N., .& cols.
J Oral Rehabil 2001; 28:618.
29 - Tarle Z., .& cols. J Oral Rehab 2002; 29: 662.
30 - Uhl A., .& cols. J Biomed Mater Res 2002; 63:729.
31 - Uhl A., .& cols. Biomaterials 2003; 24:1787.
32 - Uhl A., .& cols . Biomaterials 2003; 24:1809.
33 - Vargas M.A., .& cols. Op Dent 1998; 23: 87. 
34 - Watts D.C., .& cols. Br Dent J 1984; 156: 209.

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