Depth of cure, mechanical properties and morphology of dual-cure bulk-fill composites

Abstract

This study evaluated selected structural and physical properties, such as degree of conversion (DC), Vickers hardness (VHN), and compression strength (CS), of three new dual-cure bulk-fill resin-based composites (RBCs; ACTIVA, HyperFIL, and Fill-Up) and compared them to those of a conventional RBC (Filtek Z250) at three clinically relevant depths. Samples (n=180) were prepared in three depths (2,4, and 6mm). Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) analysis and VHN and CS tests were performed. The DC value was calculated by considering the relative change in the aliphatic C=C peaks. The fractured surfaces of representative samples were characterized using scanning electron microscopy (SEM). Data were statistically evaluated using two-way analysis of variance and post hoc Bonferroni tests (p<0.05). According to the VHN results, Filtek Z250 showed the highest bottom/top hardness ratio (97.94±1.01) at 2mm thickness and ACTIVA showed the lowest bottom/top hardness ratio (43.48±5.64) at 6mm thickness (p<0.001). According to the FTIR results, the DC decreased with increasing thickness in all materials (p<0.05). Filtek Z250 showed the highest (301±12.4 MPa) and ACTIVA exhibited the lowest (232±17.2 MPa) CS values at 2mm thickness (p<0.05). The lowest CS values were obtained for ACTIVA, and the highest values were obtained for Filtek Z250 for samples with thicknesses of 4 and 6mm, respectively (p<0.05). The structural features of restorative composites, such as the resin chemistry and filler type and content, and the operational parameters (i.e., material thickness and curing conditions) strongly affect crosslinking reactions and thus the DC, VHN, and CS values.

RESUMEN: Este estudio evaluó propiedades físicas y estructurales, como el grado de conversión (DC), la dureza Vickers (VHN) y la resistencia a la compresión (CS), de tres nuevos compósitos a base de resina de curado dual tipo bulk (RBC; ACTIVA , HyperFIL y Fill-Up) y los comparó con los de una resina compuesta convencional (Filtek Z250) en tres profundidades clínicamente relevantes. Se prepararon muestras (n=180) en tres profundidades (2,4 y 6mm). Se realizaron análisis de espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) y pruebas VHN y CS. El valor de DC se calculó considerando el cambio relativo en los picos alifáticos C=C. Las superficies fracturadas de muestras representativas se caracterizaron mediante microscopía electrónica de barrido (MEB). Los datos se evaluaron estadísticamente mediante análisis de varianza de dos vías y pruebas post hoc de Bonferroni (p<0,05). De acuerdo con los resultados de VHN, Filtek Z250 mostró la relación de dureza inferior/superior más alta (97,94±1,01) con un espesor de 2mm y ACTIVA mostró la relación de dureza inferior/superior más baja (43,48±5,64) con un espesor de 6mm (p<0,001). De acuerdo con los resultados de FTIR, la DC disminuyó al aumentar el espesor en todos los materiales (p<0,05). Filtek Z250 mostró los valores de CS más altos (301±12,4 MPa) y ACTIVA los más bajos (232±17,2 MPa) a 2mm de espesor (p<0,05). Los valores más bajos de CS se obtuvieron para ACTIVA y los valores más altos para Filtek Z250 para muestras con espesores de 4 y 6mm, respectivamente (p<0,05). Las características estructurales de las resinas compuestas de restauración, como la química; además del tipo y contenido del relleno, y los parámetros operativos (es decir, el espesor del material y las condiciones de curado) afectan en gran medida las reacciones de interacción química y, por lo tanto, los valores de DC, VHN y CS.