Fracture Resistance of Simulated Immature Teeth Reinforced with Different Mineral Aggregate-Based Materials

Abstract

This study assessed the fracture resistance of simulated immature teeth reinforced with calcium aluminate cement (CAC) or mineral trioxide aggregate (MTA) containing calcium carbonate nanoparticles (nano-CaCO3). The microstructural arrangement of the cements and their chemical constitution were also evaluated. Forty-eight canines simulating immature teeth were distributed into 6 groups (n=8): Negative control - no apical plug or root canal filling; CAC - apical plug with CAC; CAC/nano-CaCO3 - apical plug with CAC+5% nano-CaCO3; MTA - apical plug with MTA; MTA/nano-CaCO3 - apical plug with MTA+5% nano-CaCO3; and Positive control - root canal filling with MTA. The fracture resistance was evaluated in a universal testing machine. Samples of the cements were analyzed under Scanning Electron Microscope (SEM) to determine their microstructural arrangement. Chemical analysis of the cements was performed by Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS). The fracture resistance of CAC/nano-CaCO3 was significantly higher than the negative control (p<0.05). There was no significant difference among the other groups (p>0.05). Both cements had a more regular microstructure with the addition of nano-CaCO3. MTA samples had more calcium available in soluble forms than CAC. The addition of nano-CaCO3 to CAC increased the fracture resistance of teeth in comparison with the non-reinforced teeth. The microstructure of both cements containing nano-CaCO3 was similar, with a more homogeneous distribution of lamellar- and prismatic-shaped crystals. MTA had more calcium available in soluble forms than CAC.

Este estudo avaliou a resistência à fratura de dentes imaturos simulados reforçados com cimento de aluminato de cálcio (CAC) ou trióxido agregado mineral (MTA) contendo nanopartículas de carbonato de cálcio (nano-CaCO3). O arranjo microestrutural dos cimentos e sua constituição química também foram avaliados. Quarenta e oito caninos simulando dentes imaturos foram distribuídos em 6 grupos (n=8): Controle negativo - sem plug apical ou obturação do canal radicular; CAC - plug apical com CAC; CAC/nano-CaCO3 - plug apical com CAC + 5% nano-CaCO3; MTA - plug apical com MTA; MTA/nano-CaCO3 - plug apical com MTA + 5% nano-CaCO3; e Controle positivo - obturação dos canais radiculares com MTA. A resistência à fratura foi avaliada em máquina universal de ensaios. Amostras dos cimentos foram analisadas em Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV) para determinar seu arranjo microestrutural. A análise química dos cimentos foi realizada por Espectroscopia de Energia Dispersiva de Raio-X (EDS). A resistência à fratura de CAC/nano-CaCO3 foi significativamente maior do que o controle negativo (p<0,05). Não houve diferença significativa entre os outros grupos (p>0,05). Ambos os cimentos apresentaram microestrutura mais regular com a adição de nano-CaCO3. As amostras de MTA apresentaram mais cálcio disponível em formas solúveis do que CAC. A adição de nano-CaCO3 ao CAC aumentou a resistência à fratura dos dentes em comparação aos dentes não reforçados. A microestrutura de ambos os cimentos contendo nano-CaCO3 foi semelhante, com uma distribuição mais homogênea de cristais de formato lamelar e prismático. MTA apresentou mais cálcio disponível nas formas solúveis do que CAC.