Pesquisa FAPESP

Interação entre luz e polímeros acelera processos de estruturação de resinas odontológicas e degradação de plásticos

Dinorah Ereno

Edição Impressa 149 - Julho 2008

© Eduardo Cesar

Corante verde usado no fotorreator que faz análise com luz ultravioleta

A luz sob determinadas condições contribui para acelerar processos de estruturação e de degradação de materiais poliméricos, assim como ajuda a avaliar a sua composição. Essa estreita interação em suas múltiplas facetas é a base de estudos desenvolvidos no Instituto de Química de São Carlos (IQSC) da Universidade de São Paulo, com resultados interessantes, principalmente para a área odontológica. No caso dos compósitos de resinas utilizados em tratamentos dentários, uma das pesquisas realizadas teve como foco avaliar, com auxílio da luz ultravioleta (UV), a resposta fluorescente da restauração, ou seja, verificar se ela apresentava o mesmo comportamento de um dente natural, que possui uma fluorescência própria, originada de um peptídeo chamado piridinolina, presente no colágeno da dentina.

“Dependendo do material utilizado, a restauração aparece na cor preta, enquanto o dente emite uma radiação branco-azulada em contato com a luz UV”, diz o professor Miguel Guillermo Neumann, coordenador da Câmara de Apoio aos Núcleos de Pesquisa da USP e que desde 1984 está à frente do Grupo de Fotoquímica no IQSC, responsável pela publicação de mais de 200 trabalhos científicos em revistas nacionais e internacionais. “É como se existisse um buraco no lugar da restauração”, compara a professora Carla Schmitt Cavalheiro, parceira de Neumann no grupo de pesquisa.

Isso ocorre porque a composição da resina pode não conter agentes fluorescentes, em geral compostos de terras-raras, que também têm aplicação em tecnologias diversas como lâmpadas fluorescentes, vidros e fibras ópticas. “Quando em contato com a radiação ultravioleta, a resposta da resina tem que se igualar à resposta do dente”, diz o professor Ivo Carlos Correa, da Faculdade de Odontologia da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), que participa do grupo de pesquisa desde o ano 2000, quando iniciou seu doutorado na USP de São Paulo. “Essa é uma característica estética importante que tem de ser levada em conta no processo de fabricação do material.” O estudo foi apresentado em congressos científicos e chamou a atenção de uma empresa alemã fabricante de materiais odontológicos, que alterou a formulação para acrescentar o componente fluo­rescente na composição.

Outro resultado das pesquisas do IQSC é um fotorreator para polímeros, que já está pronto para ser produzido sob encomenda ou até em escala comercial. Também chamado de câmara de irradiação, o fotorreator com 16 lâm­padas de luz ultravioleta foi projetado pelos pesquisadores da universidade e da empresa Tecnal, de Piracicaba, no interior paulista, que agora produz o aparelho. “Começamos o desenvolvimento em 2003 tomando como base uma estufa com refrigeração e, a partir daí, fomos juntando as informações encontradas na literatura científica com as necessidades do laboratório”, explica Fredy Rossi Borges, gerente comercial da empresa, que tem um departamento de pesquisa composto por engenheiros e técnicos. Depois de pronta, a empresa recebeu uma encomenda de uma pesquisadora da UFRJ para a fabricação de uma câmara semelhante. “Tivemos que fazer ajustes no comprimento de onda da luz porque o equipamento tinha outra finalidade”, diz Borges. O interesse no produto demonstrado por outros pesquisadores resultou na criação de um catálogo com fotos, em que é possível determinar variações no projeto.

A câmara de irradiação é usada nas pesquisas de fotopolimerização e fotodegradação, as duas principais linhas na área de fotoquímica estudadas na USP de São Carlos. Na fotopolimerização a luz é utilizada para, a partir de moléculas muito simples, chamadas monômeros, obter moléculas mais complexas, as macromoléculas ou polímeros, que são a base de produtos como resinas odontológicas, circuitos impressos, materiais ópticos, tintas vinílicas e plásticos. No consultório do dentista, as resinas encontram-se em estado líquido ou pastoso, como nos adesivos (tipo de cola que prepara o dente para receber a restauração) e compósitos restauradores, respectivamente. A fotopolimerização é o processo que endurece o material restaurador pela interação da luz visível com um corante, chamado de fotoiniciador, que participa da reação química como gerador de radicais livres.

Na área odontológica, o fotoiniciador mais utilizado atualmente é a canforquinona, um corante de cor amarela que, quando misturado nas formulações, pode resultar em um efeito amarelado indesejado no dente restaurado, visível principalmente nos tratamentos de branqueamento. “Nas restaurações que ficam no fundo da boca, essa pequena diferença não fica muito aparente. Mas nas restaurações da frente é mais difícil conseguir a mesma tonalidade dos outros dentes e essa diferença se acentua quando é feito o branqueamento”, diz Neumann.

Sistemas sincrônicos - Nas buscas por fotoiniciadores mais brancos em substituição à canforquinona, as indústrias depararam com um obstáculo. “Dependendo da fonte de luz usada na fotoativação, não havia geração suficiente de radicais livres para iniciar a polimerização, com isso o material restaurador não endurecia na cavidade”, explica Correa, da UFRJ. “O sistema químico e o de luz têm que funcionar em sincronia”, ressalta Carla. Para a canforquinona dar início ao processo de polimerização, por exemplo, é preciso aplicar uma fonte na cor azul, emitida por aparelhos de luz halógena ou de luz LED (da sigla em inglês light emitting diodes, ou diodos emissores de luz).