Original research
Analysis of the stability of 3Y-TZP zirconia abutments after thermocycling and mechanical loading
Análise da estabilidade de pilares de zircónia 3Y-TZP após carga cíclica e termociclagem
Paulo J. Almeidaa,, , Cesar L. Silvaa, Jorge L. Alvesb, Filipe S. Silvac, Ramiro C. Martinsd, João Sampaio-Fernandesa
a Faculty of Dental Medicine, University of Porto, Porto, Portugal
b Faculty of Engineering, University of Porto, Porto, Portugal
c Center for MicroElectroMechanical Systems-MEMS, Department of Mechanical Engineering, Minho University, Guimarães, Portugal
d INEGI, University of Porto, Porto, Portugal
Received 13 May 2016, Accepted 27 July 2016
Abstract
Objectives

Although implant abutments made of yttria-stabilized tetragonal zirconia polycrystal (3Y-TZP) show great predictability, some issues related to its aging require further study. The objective of this in vitro study is to assess the stability of 3Y-TZP zirconia implant abutments with two different implant connections when subjected to aging simulation through thermocycling and mechanical loading (TCML).

Methods

Ten 3Y-TZP zirconia abutments were selected and equally divided into two groups (n=5): CEZr, abutments for externally hexed implants; and CIZr, abutments for implants with an internal conical connection. The samples were subjected to thermocycling (5000 cycles; 5–55°C) and mechanical loading (1.2×106 cycles; 88.8N; 4Hz). Before and after the aging procedures, X-ray diffraction (XRD) analysis was conducted to observe tetragonal-monoclinic (t-m) phase transformation, and topographic surface analysis was performed by 3D profilometry, and data were analyzed using Mann-Witney test (p<0.05).

Results

XRD measurements revealed no monoclinic phase in any of the abutments after aging. The comparative analysis regarding roughness (using the Sa parameter) at the abutments’ seating platforms (using 3D profilometry) revealed a slight increase in roughness in both connections after TCML. Statistically significant differences (test U=57.0, p=0.161>0.05), before and after TCML, and between implants connections (test U=57.0, p=0.053>0.05) were not detected.

Conclusions

After a 5-year simulation of its clinical use, the analyzed 3Y-TZP zirconia abutments did not show signs of aging. The connection's geometry does not interfere in aging.

Resumo
Objetivos

Os pilares de zircónia tetragonal policristalina (Y-TZP) apresentam grande previsibilidade na sua utilização clínica. No entanto, existem ainda alguns aspetos relacionados com o envelhecimento que necessitam de ser estudados. O presente trabalho pretendeu avaliar a estabilidade de pilares de zircónia 3Y-TZP de 2 conexões implantares diferentes, quando submetidos a simulação de envelhecimento (TCML).

Métodos

Foram selecionados 10 pilares em zircónia 3Y-TZP, que foram divididos em 2 grupos (n=5): CEZr, pilares para implantes de conexão de hexágono externo; e CIZr, pilares para implantes de conexão interna cónica-lobular. As amostras foram submetidas a termociclagem (5000 ciclos; 5-55°C) e carga cíclica (1,2×106 ciclos; 88,8N; 4Hz). Antes e após TCML, os pilares foram sujeitos a análise por difração de raios X para determinação de alteração de fase cristalográfica de tetragonal para monoclínica (t-m) e a interferometria ótica sobre a superfície de assentamento das 2 conexões para a medição da sua topografia por perfilometria 3D. Análise estatística: Mann-Whitney test (p<0,05).

Resultados

Após TCML não foi detetada fase monoclínica em nenhum dos pilares. A análise comparativa da rugosidade (com utilização do parâmetro Sa) sobre as plataformas protéticas dos pilares revelou ligeiro aumento da Sa em ambas as conexões após TCML. Não foram observadas diferenças estatisticamente significativas nos valores de Sa (test U=57,0, p=0,161>0,05), antes e após TCML, e entre conexões dos implantes (test U=57,0, p=0,053>0,05).

Conclusões

Após uma simulação de 5 anos de utilização clínica, os pilares de zircónia 3Y-TZP analisados não apresentaram sinais de envelhecimento. A geometria das conexões não interferiu no envelhecimento.

Keywords
Dental implants, Zirconia abutments, Aging
Palavras-chave
Implantes dentários, Pilares de zircónia, Envelhecimento

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