Femtosecond laser ablation of dental restorative materials toward digitally enabled precision dentistry

A odontologia há muito depende de uma verdade mecânica simples: para consertar um dente, é preciso primeiro remover a restauração antiga ou a coroa danificada. Por mais de um século, isso foi feito com uma broca rotativa. A broca, uma ferramenta dura e giratória, desgasta o material através do contato direto. Embora eficaz, esse método é bruto. Ele cria vibração, ruído e calor, e frequentemente deixa para trás uma sujeira de detritos ou pequenas rachaduras na estrutura dentária restante. O desafio é que o dentista deve remover o material ruim sem ferir o dente saudável por baixo ou "cozinhar" o nervo no interior. Se o nervo esquentar demais, o dente pode morrer, exigindo um tratamento de canal.

Recentemente, cientistas voltaram-se para a luz como uma alternativa mais precisa. Em vez de uma broca de metal giratória, eles usam lasers. A maioria dos lasers dentários atuais usa pulsos que duram um milionésimo de segundo. Embora rápidos, esses pulsos ainda são longos o suficiente para permitir que o calor se espalhe para o tecido circundante, potencialmente causando o mesmo tipo de dano que uma broca. Um novo tipo de laser, no entanto, dispara pulsos um milhão de vezes mais curtos. Estes são chamados de pulsos de femtossegundo. Como a energia chega tão rapidamente, ela vaporiza o material antes que o calor tenha tempo de se propagar para qualquer outro lugar. Isso oferece a promessa de cortar com precisão cirúrgica, deixando o tecido ao redor intocado. Mas, embora esses lasers tenham sido testados no esmalte dentário natural, ninguém sabia exatamente como eles se comportariam diante da grande variedade de materiais modernos usados para preencher e coroar os dentes.

Uma equipe de pesquisadores de universidades australianas propôs-se a mapear esse território desconhecido. Eles queriam ver se um laser de femtossegundo poderia remover de forma segura e eficiente os 13 tipos diferentes de restaurações dentárias atualmente usados nas clínicas, variando de simples restaurações brancas a coroas cerâmicas complexas. O objetivo deles não era apenas ver se o laser conseguia cortar, mas encontrar as configurações exatas onde ele funciona melhor sem queimar o dente. Eles precisavam determinar quanta energia era necessária para iniciar o corte, quão rápido ele poderia remover o material e como ficaria a superfície depois. Crucialmente, eles tinham que medir o calor gerado dentro do dente para garantir que o nervo permanecesse seguro.

Os pesquisadores reuniram amostras dos materiais dentários mais comuns. Estes incluíam restaurações diretas, que são colocadas e endurecidas dentro da boca, e restaurações indiretas, como coroas e facetas, que são feitas em laboratório e depois coladas. Eles prepararam blocos planos de cada material e submeteram-nos ao laser de femtossegundo. O laser disparava pulsos na superfície, e a equipe ajustava cuidadosamente a energia de cada pulso. Eles começaram com uma energia muito baixa e a aumentaram gradualmente, observando o momento exato em que o material começava a desaparecer. Descobriram que a quantidade de energia necessária para iniciar o corte variava drasticamente dependendo do material. Algumas restaurações brancas começavam a vaporizar com uma quantidade muito pequena de energia, enquanto as coroas cerâmicas duras exigiam significativamente mais potência para sequer começar a se decompor.

Uma vez encontrado o ponto de partida, eles mediram a rapidez com que o laser podia remover o material. Descobriram que, para os materiais de restauração mais macios, o laser tornava-se altamente eficiente em um nível de energia moderado, removendo o material de forma rápida e suave. Para as cerâmicas mais duras, o laser precisava de muito mais energia para atingir uma velocidade semelhante e, mesmo assim, removia o material mais lentamente do que fazia com as restaurações. A equipe também observou de perto as superfícies deixadas para trás. Sob microscópios potentes, as superfícies cortadas pelo laser pareciam notavelmente limpas. Não apresentavam sinais de derretimento, rachaduras ou detritos espalhados que tipicamente marcam uma superfície cortada por uma broca tradicional. O laser deixou para trás uma borda precisa e bem definida, sugerindo que o material foi removido de forma limpa, em vez de ser rasgado ou esmagado.

Para garantir que essa precisão não viesse à custa da saúde do dente, os pesquisadores realizaram um teste de segurança crítico. Eles pegaram dentes humanos extraídos, limparam o tecido nervoso e preencheram o espaço oco com água para mimetizar a polpa viva. Colocaram um minúsculo sensor de temperatura dentro dessa câmara preenchida com água. Em seguida, fixaram um bloco de material dentário ao dente e dispararam o laser sobre ele. Eles observaram o aumento da temperatura dentro do dente enquanto o laser trabalhava. Descobriram que, com um sistema de resfriamento específico usando um fluxo de ar, conseguiam manter o aumento da temperatura bem abaixo do limite perigoso que prejudicaria um nervo vivo. Determinaram que uma configuração de potência de 5 watts era o "ponto ideal": era forte o suficiente para remover o material de forma eficaz, mas suave o suficiente para manter o dente seguro. Nesse nível de potência segura, o laser conseguia remover uma pequena restauração em apenas alguns segundos.

A equipe não parou nos testes de blocos individuais. Realizaram uma demonstração completa, passo a passo, em um único dente extraído. Primeiro, usaram o laser para esculpir uma cavidade pequena e precisa no dente. Em seguida, preencheram essa cavidade com um material de restauração composta padrão e o endureceram. Por fim, usaram o mesmo laser para remover essa nova restauração. O laser removeu com sucesso o material da restauração, deixando a estrutura dentária subjacente intacta e a cavidade limpa. Esta prova de conceito mostrou que todo o ciclo de preparar um dente, preenchê-lo e, depois, remover essa restauração poderia ser feito com a mesma ferramenta a laser.

O estudo concluiu que os lasers de femtossegundo oferecem um método viável e altamente preciso para remover restaurações dentárias, mas com uma ressalva importante: as configurações devem ser adaptadas ao material específico que está sendo removido. Uma única configuração não serve para tudo. As restaurações mais macias exigem menos energia e cortam mais rápido, enquanto as cerâmicas mais duras precisam de mais potência e cortam mais devagar. No entanto, quando as configurações corretas são utilizadas, o laser produz um resultado mais limpo do que uma broca e mantém o dente suficientemente frio para permanecer saudável. Os pesquisadores observaram que, embora esta tecnologia ainda não esteja pronta para uso rotineiro em todos os consultórios odontológicos, ela fornece uma base sólida para um futuro onde os dentistas possam remover trabalhos antigos com a mesma precisão digital usada para projetá-los. O caminho a seguir envolve o refinamento dos sistemas de resfriamento e o desenvolvimento de ferramentas que possam reconhecer automaticamente qual material estão cortando e ajustar a potência do laser em tempo real. Até lá, este trabalho prova que o sonho de uma forma de consertar dentes livre de brocas e de calor está passando da teoria para a realidade.