Mechanical properties of bulk-fill versus nanohybrid composites: Effect of layer thickness and application protocols

Abstract

Objective: The objective of this study was to evaluate the compressive strength, flexural strength and flexural modulus of high-viscosity, low-viscosity bulk-fill, and conventional nano-hybrid resin composite materials alone and when covered with nano-hybrid resin composite at different incremental thicknesses on the bulk-fill composites. Material and Methods: Specimens (N=60) were fabricated from the following materials or their combinations (n=10 per group): a) conventional nano-hybrid composite Z550 (FK), b) high-viscosity bulk-fill composite (Tetric N Ceram-TBF), c) low-viscosity bulk-fill composite SDR (SDR), d) Sonicfill (SF), e) SDR (2 mm) +FK (2 mm), f) SDR (4 mm) +FK (4 mm). After 24 h water storage, compressive strength was measured in a universal testing machine (1 mm/min). Additional specimens (N=40) (25x2x2 mm3) were made from FK, TBF, SDR and SF in order to determine the flexural strength and the flexural modulus, (n=10) and subjected to three-point bending test (0.5 mm/min). Data were analyzed using one-way ANOVA and Tamhane’s T2 post-hoc tests (p<0.05). Results: The mean compressive strength (MPa) of the nano-hybrid composite (FK) was significantly higher (223.8±41.3) than those of the other groups (123±27-170±24) (p<0.001). SDR (4 mm) +FK (2 mm) showed significantly higher compressive strength than when covered with 4 mm (143±30) or when used alone (146±11) (p<0.05). The mean flexural strength (159±31) and the flexural modulus of FK (34±7) was significantly higher than that of the high-or low-viscosity bulk-fill composites (p<0.001). The mean flexural strength of SF (132±20) was significantly higher compared to TBF (95±25) (p<0.05). Conclusion: Bulk-fill resin composites demonstrated poorer mechanical properties compared to nano-hybrid composite but similar to that of SF. Increasing the thickness of low-viscosity bulk-fill composite (SDR) from 2 to 4 mm underneath the nano-hybrid composite (FK) can improve the mechanical properties of the bulk-fill composites.Objetivo: O objetivo deste estudo foi avaliar aresistência à compressão, resistência à flexão e módulo de flexão de materiais compósitos de alta viscosidade, baixa viscosidade e compósitos nano-híbridos convencionais e quando cobertos com resina composta nano-híbrida em diferentes espessuras incrementais sobre os compósitos de resina tipo bulk-filll. Material e Métodos: Os espécimes (N = 60)foram fabricados a partir dos seguintes materiais ou suas combinações (n = 10 por grupo): a) compósito nano-híbrido convencional Z550 (FK), b) compósito de bulk-fill de alta viscosidade (Tetric N Ceram-TBF), c) compósito SDR (SDR) de bulk-fill de baixa viscosidade, d) Sonicfill (SF), e) SDR (2 mm) + FK (2 mm), f) SDR (4 mm) + FK (4 mm). Após 24 h de armazenamento em água, a resistência à compressão foi medida em uma máquina universal de ensaios (1 mm / min). Espécimes adicionais (N = 40) (25x2x2 mm3) foram confeccionados com FK, TBF, SDR e SF para determinação da resistência à flexão e do módulo de flexão, (n = 10) e submetidos ao teste de flexão de três pontos (0,5 mm / min). Os dados foram analisados utilizando one-way ANOVA e testes post-hoc T2 de Tamhane (p <0,05). Resultados: A resistência média àcompressão (MPa) do compósito nano-híbrido (FK) foi significativamente maior (223,8 ± 41,3) que os demais grupos (123 ± 27 - 170 ± 24) (p <0,001). SDR (4 mm)+ FK (2 mm) apresentou resistência à compressãosignificativamente maior do que quando coberta com4 mm (143 ± 30) ou quando usada sozinha (146 ±11)(p <0,05). A resistência à flexão média (159 ± 31) e o módulo de flexão de FK (34 ± 7) foramsignificativamente maiores do que os compósitos dotipo bulk-fill de alta ou baixa viscosidade (p <0,001).A resistência à flexão média do FS (132 ± 20) foisignificativamente maior em comparação ao TBF(95 ± 25) (p <0,05). Conclusão: Os compósitos deresina do tipo bulk-fill demonstraram propriedades mecânicas mais insatisfatórias em comparação com o compósito nano-híbrido, mas semelhantes aos doSF. O aumento da espessura do composto de bulk-filll de baixa viscosidade (SDR) de 2 a 4 mm sobo compósito nano-híbrido (FK) pode melhorar aspropriedades mecânicas dos compósitos de bulk-fill.