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Authors
Abstract(s)
PDMS is a polymer with hyperelastic characteristics that have different qualities and numerous applications. Its use in the industry gradually increases every year, some sectors that can be cited as the most important are automotive, aeronautics, and biomechanics.
Because it is colorless, inert, odorless, biocompatible, and with mechanical properties to some tissues of the human body, its use in biomechanics, more specifically in odontology, is inherent.
The vast majority of dental implants are made of titanium, a material that despite being biocompatible, has mechanical properties incredibly superior to cortical bone, medullary, and even natural teeth. This makes it difficult for the implant to do its job properly, as it would absorb minimal amounts of energy. Thus putting great stress on the jawbones, can cause discomfort, rejection, premature failure, among others.
After the removal of a natural tooth, the periodontal ligament (PDL), which is a soft film around the tooth root, is lost. It has fundamental functions, as it is elastic, partially absorbs the mechanical energy deposited on the tooth crest, increases the area of contact with the bone, and protects it. Therefore, the objective of this work is to numerically simulate a PDMS film replacing the lost PDL.
The present work studied a PDMS film as a substitute form of PDL. The data referring to the PDMS were taken from tensile tests and other materials by the theoretical framework. The simulations performed by FEM create hypothetical situations that the implant with and without film would face to study its behavior.
Therefore, this project verified that the PDMS reduced the stresses in the implant, for the abutment had a momentary increase in stress even when there is contact with the crown, then it reduces the stress growth rate, both expected behaviors. It acted similarly to the periodontal ligament in terms of tension distribution in the bone, it was observed that even maintaining maximum stress, it is more dispersed and relocated to the fundus,
instead of the crest.
The results of this project are only linked to the studied geometry, another implant would probably present other results. Therefore, it is not possible to state that PDMS is a definitive replacement for PDL, but indicates that it is a candidate.
O PDMS é um polímero com características hiperelásticas que apresenta diversas qualidades e com inúmeras aplicações. Sua utilização na indústria aumenta gradualmente todos os anos, alguns setores que podem ser citados como os mais importantes são automobilístico, aeronáutico e biomecânico. Por ser incolor, inerte, inodoro, biocompatível e com propriedades mecânicas a alguns tecidos do corpo humano, sua utilização na biomecânica, mais especificamente na odontologia é inerente. A grande maioria dos implantes dentários é feita de Titânio, um material que apesar de ser biocompatível, possui propriedades mecânicas incrivelmente superiores ao osso cortical, medular, e até o dente natural. Isto dificulta o implante de realizar seu trabalho apropriadamente, visto que absorveria quantidades mínimas de energia. Assim passando grandes tensões aos ossos da mandíbula, pode causar desconforto, rejeição, falha prematura entre outros. Após a retirada de um dente natural, o ligamento periodontal (LPD), que é uma película macia envolta a raiz do dente, é perdido. Tem funções fundamentais, como é elástica, absorve parcialmente energia mecânica depositada na crista do dente, aumenta a área de contato com o osso e o protege. Sendo assim, o objetivo deste trabalho é simular numericamente uma película de PDMS substituindo o perdido LPD. O presente trabalho estudou uma pelicula de PDMS como forma substirutiva do LPD. Os dados referentes ao PDMS foram retirados de ensaios de tração e dos outros materias pelo referencial teórico. As simulações realizadas por MEF criam situações hipotéticas que o implate com e sem pelicula enfrentaria afim de estudar seu comportamento. Diante disso, este projeto verificou que de fato o PDMS reduziu as tensões no implante, para o pilar teve um aumento momentâneo de tensão até quando há contato com a coroa, depois reduz a taxa de crescimento de tensão, ambos comportamentos esperados. Agiu similarmente ao ligamento periodontal em termos de distribuição de tensão no osso, observou-se que mesmo mantendo a tensão máxima, está mais dispersa e realocada ao fundo, ao invés da crista. Os resultados deste projeto estão unicamente vinculados a geometria estudada, outro implante provavelmente apresentaria outros resultados. Portanto não é possível afirmar que o PDMS é um substituto definitivo do LPD, mas indica que é um candidato.
O PDMS é um polímero com características hiperelásticas que apresenta diversas qualidades e com inúmeras aplicações. Sua utilização na indústria aumenta gradualmente todos os anos, alguns setores que podem ser citados como os mais importantes são automobilístico, aeronáutico e biomecânico. Por ser incolor, inerte, inodoro, biocompatível e com propriedades mecânicas a alguns tecidos do corpo humano, sua utilização na biomecânica, mais especificamente na odontologia é inerente. A grande maioria dos implantes dentários é feita de Titânio, um material que apesar de ser biocompatível, possui propriedades mecânicas incrivelmente superiores ao osso cortical, medular, e até o dente natural. Isto dificulta o implante de realizar seu trabalho apropriadamente, visto que absorveria quantidades mínimas de energia. Assim passando grandes tensões aos ossos da mandíbula, pode causar desconforto, rejeição, falha prematura entre outros. Após a retirada de um dente natural, o ligamento periodontal (LPD), que é uma película macia envolta a raiz do dente, é perdido. Tem funções fundamentais, como é elástica, absorve parcialmente energia mecânica depositada na crista do dente, aumenta a área de contato com o osso e o protege. Sendo assim, o objetivo deste trabalho é simular numericamente uma película de PDMS substituindo o perdido LPD. O presente trabalho estudou uma pelicula de PDMS como forma substirutiva do LPD. Os dados referentes ao PDMS foram retirados de ensaios de tração e dos outros materias pelo referencial teórico. As simulações realizadas por MEF criam situações hipotéticas que o implate com e sem pelicula enfrentaria afim de estudar seu comportamento. Diante disso, este projeto verificou que de fato o PDMS reduziu as tensões no implante, para o pilar teve um aumento momentâneo de tensão até quando há contato com a coroa, depois reduz a taxa de crescimento de tensão, ambos comportamentos esperados. Agiu similarmente ao ligamento periodontal em termos de distribuição de tensão no osso, observou-se que mesmo mantendo a tensão máxima, está mais dispersa e realocada ao fundo, ao invés da crista. Os resultados deste projeto estão unicamente vinculados a geometria estudada, outro implante provavelmente apresentaria outros resultados. Portanto não é possível afirmar que o PDMS é um substituto definitivo do LPD, mas indica que é um candidato.
Description
Mestrado de dupla diplomação com a UTFPR - Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Keywords
Periodontal ligament (PDL) Finite elements method (FEM) Titanium (Ti) Dental implant Polydimethylsiloxane (PDMS)