OrtodonciaActual / año 9, núm. 32, Abril de 2012
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Estudio comparativo de la
resistencia adhesiva in vitro
de seis tipos de brackets de
diferentes marcas comerciales
Estudio Piloto
Tatis Giraldo Diego Fernando
Director en Jefe del Post-grado de Ortodoncia Colegio Odontológico Colombiano
-UNICOC-Giraldo Gómez David Mauricio
Instituto de investigaciones en materiales, Universidad Nacional Au-tónoma de México.
Resumen
E
l objetivo de este estudio fue comparar la resistencia adhesiva de seis tipos de brackets de diferentes marcas comer-ciales (Gemini® 3M de Unitek, Innovation® de GAC, Magnum®/MiniRoth® de ODP, Ovation® de GAC, Mystique® de GAC e Intelligent –DT® de Stylus). Materialesy métodos: En dientes premolares humanos
completa-mente sanos, extraídos por tratamiento ortodóntico se cementaron los brackets de las diferentes marcas de acuerdo a las especificaciones con resina de fotocu-rado Transbond–XT (3M Unitek, Monrovia, Calif), luego fueron descementados usando la máquina de ensayos universal (INSTRON) mediante ensayo de tracción uniaxial . Resultados: Los resultados demostraron que el bracket Intelligent-DT® presentó una resistencia adhesiva 71.5% en promedio mayor en comparación comparación con los brackets Magnum®/ MiniRoth® y Ovation®, y 46% en promedio mayor que los brackets de la marca Gemini® e Innovation® y 0.4% mayor que el bracket de la marca Mystique® Conclusiones: En los brackets estudiados, se encontraron valores de resistencia adhesiva o a la descementación ubicados en los rangos clínicamente aceptables. El Bracket Intelligent-DT® aumenta de manera significativa la resistencia adhesiva con respecto a las demás marcas comerciales de su tipo comparadas, presentando el valor más alto de resistencia adhesiva.
Introducción
En la ortodoncia contemporánea, la adhesión directa de los brackets a la superficie del esmalte dental es un procedimiento necesario para realizar el tratamiento clínico. 1 Sin embargo, éste es un acontecimiento
temporal puesto que los aparatos son retirados al finalizar el tratamiento activo. 2 En este contexto,
mantener una superficie de esmalte sana e intacta después de retirar las brackets ortodóncicos es una de las metas primordiales del ortodoncista, 3 por lo que
se hace importante que se mantengan fijos al diente durante el tratamiento pero que al mismo tiempo que la fuerza de adhesión no sea excesiva de manera que se pueda ver afectado el esmalte del diente al reti-rarlos, es por esto que se hace de vital importancia determinar el nivel de esfuerzo que pueden resistir los brackets empleados de manera que este sea los más eficiente soportando los efectos masticatorios, funcionales y parafuncionales del paciente sin que ello implique el desprendimiento de los mismos lo que reundaría en un deterioro del esmalte dental, producto de las recementaciones permanentes y el consecuente alargamiento del tiempo de los tratamientos. Y a su vez que al momento de retirar los brackets, se mantenga la integridad del esmalte.
Materiales y métodos
Para la determinación la resistencia adhesiva del los brackets al diente se llevó a cabo una prueba de tensión uniaxial, para la que se usó una máquina de ensayos universal INSTRON 3369 (Figura 1), de acuerdo a ensayos previos. 4, 5, 6, 7, 8, 12.
Se usaron premolares humanos sanos extraídos por razones ortodóncicas a cada uno se le realizó profilaxis del esmalte de la superficie vestibular de los dientes con piedra pomez con un cepillo de profilaxis con pieza
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de baja velocidad por 10 segundos, seguido del lavado profuso por 40 segundos y se secó con aire comprimido, se aplicó ácido fosfórico al 37% durante 15 segundos, se lavó por un minuto y se secó con aire comprimido hasta obtener una superficie blanca mate. Luego se aplicó el sistema adhesivo Primer TRANSBOND XT (3M® Unitek, Monrovia, Calif) con un pincel sobre el esmalte vestibular preparado. En la base de cada bracket se colocó resina fotopolimerizable TRANSBOND XT (3M® Unitek, Monrovia, Calif), se posicionó cada bracket a 4.0 mm con la ayuda de un posicionador, adaptando la anatomía de la base del bracket a la anatomía de la cara vestibular del diente para que se generara el máximo de área de contacto entre las dos superficies, luego se retirarón los excesos y se fotopolimerizó por 20 segundos por mesial y 20 segundos por distal de cada bracket con lámpara luz led. Posteriormente se almacenaron debidamente hasta el momento del montaje, como se muestra en la Figura 2.
Para sujetar los dientes a la máquina de ensayos universal se perforaron los mismos en el tercio medio radicular y se les paso un alambre de acero inoxidable calibre de 0.9 mm de diámetro de sujeción, el cual se fijó a su vez a la mordaza superior de la máquina de ensayos universal INSTRON, como se muestra en la Figura 3. Para sujetar la muestra a la mordaza inferior de la máquina de ensayos universal INSTRON se ligó el bracket cementado al diente con sus cuatro aletas a una ligadura metálica entorchada de cuatro hilos de calibre 0.012 de acero inoxidable (Figura 4).
Figura 2. Fijación de los brackets a los dientes.
Figura 3. Ensamble de dientes, brackets y soportes usados para prueba de tensión uniaxial.
Figura 4. Montaje experimental de tracción uniaxial para el desprendimiento del bracket.
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Finalmente se llevó a cabo el ensayo a una velocidad de 3mm/min hasta que se descemtentó el bracket (Figura 5).
Resultados
Una vez realizado en ensayo de tracción uniaxial se obtuvieron las gráficas de Esfuerzo vs Deformación para cada uno de los ensambles mencionados, arrojando las curvas que se muestran en la Figura 6.
En las curvas es posible apreciar las diferencias en las cargas máximas soportadas por cada una de las marcas de brakets y la deformación asociada a los mismos, es importante notar que los brackets Magnum®/MiniRoth® al igual que los Ovation® tienen el desempeño más pobre en cuanto al esfuerzo máximo que soportaron (2.29MPa y 2.31MPa respectivamente) y desplaza-miento que presentaron, lo que repercute en un menor comportamiento clínico.
En el caso del bracket Gemini® fueron los que presentaron una mayor deformación pero de igual modo un esfuerzo máximo aún bajo (4.24MPa), por otro lado el bracket Innovation® tuvo un comportamiento muy similar en cuanto a esfuerzo máximo (4.45MPa) al bracket Gemini®, por lo que es de esperar que en clínica estas dos marcas tengan un comportamiento bastante similar solamente superado por una mayor capacidad de deformación (resi-liencia) 11 del bracket Gemini®. Para el caso del bracket
Mystique® alcanzó un esfuerzo máximo de 8.05 MPa que solo fue superado por el bracket Intelligent-DT® que alcanzó una carga máxima de 8.08 MPa donde el comportamiento típico de desprendimiento en dos segmentos del bracket Mystique® se debió al diseño de los mismos, además cabe mencionar que este tipo de brackets son cerámicos por lo que en además del anclaje mecánico que es proporcionado por el diseño de la pieza, este tipo de brakets proporciona un anclaje de tipo químico generado por el material del bracket sin embargo aunque la necesidad de los especialistas en ortodoncia es encontrar un bracket que soporte los efectos masticatorios propios del paciente y que además prevenga el abuso o falta de cuidado por parte del paciente es importante mencionar que debido a la alta dureza y fragilidad propia de los materiales cerámicos9
pueden producirse daños sobre el diente, efecto que no sucede en los brackets de tipo metálico ya que estos materiales debido a su mayor ductilidad en comparación con los cerámicos se pueden deformar antes que dañar al diente, esto debido a la diferencia relativa entre la dureza del metal que compone al bracket y la dureza del material compuesto que compone al diente.10
Figura 5. (a) Inicio de la tracción uniaxial (b) Desprendimiento del bracket debido a la tracción uniaxial, momento en el cual se emite el valor del resistencia adhe-siva del bracket
Figura 6. Curvas de resistencia adhesiva para los diferentes brackets evaluados obtenidas mediante tensión uniaxial en máquina INSTRON.
Figura 7. Resistencia Adhesiva de los diferentes brackets cementados en dientes con grabado de esmalte tipo III.
Figura 8. Resistencia Adhesiva calculada para los diferentes brackets evaluados en caso de ser cementados en dientes con grabado de esmalte tipo I y II.
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De otra parte con los datos proporcionados por el ensayo de tracción uniaxial por la máquina de ensayos universal INSTRON, fue posible obtener los datos de resistencia adhesiva los cuales fueron obtenidos con la carga máxima y el área de la base de cada bracket (Tabla 1), calculando el esfuerzo cortante que se genera durante el ensayo de tracción: 10
Dónde:
: Esfuerzo de corte generado sobre el bracket (Resis-tencia adhesiva) (MPa)
: Fuerza máxima registrada (N) : Área de la base del bracket (m2)
Tabla 1. Áreas en mm2 de cada una de las bases de los brackets evaluados.
Marca Intel Gemi. Inno. Mag. Ovat. Myst.
Área(mm2) 9 10.5 14 10.5 14 14
El cálculo de dichos esfuerzos máximos se puede ver en la Figura 7, donde es posible apreciar el comporta-miento de cada uno de los tipos de brackets evaluados, pueden verse básicamente tres segmentos de resistencia máxima de adhesión: el primer segmento compuesto por las marcas Magnum®/MiniRoth® y Ovation® que presentaron la menor resistencia (2.29MPa y 2.31MPa respectivamente) por lo tanto tienen mayor probabilidad de fallar durante el tratamiento, el segundo segmento compuesto por los brackets de marca Gemini® e Inno-vation® que soportaron prácticamente la misma resis-tencia adhesiva 4.24MPa y 4.45MPa respectivamente, sin embargo esta resistencia máxima es aún muy baja como ya se mencionó en comparación con brackets de alto rendimiento como los Mystique® e Intelligent-DT® , donde nace el tercer segmento, es decir los que presentaron una mayor resistencia adhesiva fueron los Mystique® y los Intelligent-DT® que exhibieron una resistencia de 8.05MPa y 8.08MPa respectivamente
Discusión
Sobre la aparatologia ortodóncica se generan esfuerzos de presión, que aparecen como resultado de la biome-cánica, función y la para-función lo que con frecuencia produce la descementación de los brackets, alargando
la duración del tratamiento de ortodoncia, el costo del mismo, el costo biológico para el paciente y el costo de la calidad para el profesional, por ello la importancia de lograr una buena adhesión del aparato ortdóntico en boca, aun en la presencia de dichas cargas.
Las fuerzas normales a las que está expuesto un bracket en el momento de la descementación, se encuentran alrededor de 9.0 a 10.48 kg, según el estudio de Duarte y Colaboradores en 2005 7 lo cual se corrobora en
la investigación de Bayona, Fonseca y Macías 8 en
el 2010 que dio resultados de 9.2 Kg-f (90.73N), y 9.7Kg-f (95.56N), por lo tanto para que un aparato de ortodoncia sea estable en boca debe estar por encima de estos niveles en términos de resistencia adhesiva. Anteriormente no se tenía en cuenta el área de la superficie del bracket para la realización de las pruebas mecánicas de desprendimiento, lo cual no permitía cuantificar de manera eficaz la resistencia adhesiva de los mismos. Adicionalmente no se cuantificaba al área efectiva de adhesión la cual está representada por el tipo de grabado obtenido en el esmalte una vez preparado para la cementación. Ahora la resistencia adhesiva de los brackets se expresa en términos de fuerza por unidad de área, más que en términos de fuerza solamente, y así esto permite cuantificar de manera objetiva la resistencia adhesiva de cada bracket. Es así como en el presente estudio se tiene en cuenta además del área de la base del bracket , el área efectiva de adhesión de acuerdo al tipo de grabado del esmalte obtenido ( tipo I, II y III )16 presentando los resultados
con el área de la superficie del bracket teniendo un grabado del esmalte tipo III, osea el que se obtiene al realizar el procedimiento estandar de profilaxis, grabado y cementación, donde el área efectiva de adhesión es sólo del 48.8% de acuerdo a los estudios de Espinoza 16
en 2008. Asi como también presentando la proyección calculada en caso de lograr grabado del esmalte tipo I y II, el cual se puede lograr con desproteinización de la superficie del esmalte previa a la desmineralización del mismo con hipoclorito de sodio al 5,25% , lo cual incrementa el área efectiva de adhesión a un 94.4%16, con el fin de realizar comparaciones de los resultados obtenidos, ya que la resistencia adhesiva del bracket puede ser aumentada de esta manera.8, 16, 17, 18
La fuerza de adhesión sugerida por Reynolds 13 y
Keiser.14 Puede ser lograda con una fuerza de adhesión
entre 6 – 20 MPa. Así mismo Pickett y Colaboradores 14
mencionan que la fuerza de adhesión del bracket debe ser lo suficiente para tolerar las fuerzas biomecánicas y funcionales, pero en un nivel que permita al final del tratamiento, despegar el bracket sin dañar el esmalte,
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este último puede ocurrir cuando la fuerza de adhesión supera los 20Mpa.
Conclusiones
En los brackets estudiados, se encontraron valores de resistencia adhesiva o a la descementación ubicados en los rangos clínicamente aceptables.
De acuerdo con los resultados del ensayo de tensión es posible afirmar que el diseño de la base del bracket Intelligent-DT® de Stylus presenta una resistencia adhe-siva mayor al diente, frente a las marcas comerciales Gemini® 3M de Unitek, Innovation® de GAC, Magnum®/ MiniRoth® de ODP, Ovation® de GAG, Mystique® de GAC, presentando el valor más alto de resistencia adhe-siva tanto para el cementado convencional como para resistencia adhesiva calculada con desproteinización previa del esmalte.
La resistencia adhesiva del bracket metálico Intelligent-DT® es similar a la del bracket Mystique® el cual es cerámico, con una obvia resistencia adhesiva superior comparada los brackets metálicos convencionales, lo que pone de manfiesto en este caso el nivel superior de la resistencia adhesiva del Intelligent-DT® con respecto a los demás brackets de su tipo evaluados. Lo anterior podría significar considerables ahorros en costos de tratamiento, asi como en los tiempos de los mismos y en el costo biológico al paciente pues se disminuye la frecuencia de nuevas desmineralizaciones al esmalte dental, producto de la recementación de brackets.
Referencias
1. Scougall Vilchis R J, Zarate Diaz C, Hotta M, Yamamoto K. Efectos de un nuevo agente de autograbado en la resistencia al descementado de las brackets orto-dóncicas. Rev Esp Ortod. 2008;38:207-12.
2. Pandis N, Polychronopoulou A, Eliades T. Failure rate of self-ligating and edgewise brackets bonded with conventional acid etching and a self-etchingpri-mer: a prospective in vivo study. Angle Orthod. 2006;76:119-22.
3. Bishara SE , Von Wald L, Laffoon JF, Warren JJ. Effect of a self-etch primer/ adhesive on the shear bond strength of orthodontic brackets. Am J Orthod Den-tofacial Orthop. 2001;119:621-4.
4. Bishara SE, Otsby AW, Ajlouni R, Afoon JF, Warren JJ. A New Premixed Self-Etch Adhesive for Bonding Orthodontic Brackets. Angle Orthodontist; Nov2008, Vol. 78 Issue 6, p1101-1104, 4p, 2 Charts.
5. Bishara SE, Ajlouni R, Laffon J, Warren J.Effects of modifying the adhesive composition on the bond strength of orthodontic brackets. Am J Orthod Dento-facial Orthop 2002;72:464-7.
6. Argote C. Martinez H. Palau M. Comparación de la fuerza adhesiva de brac-kets cementados con una resina de fotocurado, utilizando dos concentraciones de ácido othofosforico al 15% y al 37%. Informe de Investigación. Fundación C.I.E.O. 2000.
7. Duarte P. Ruiz C. Velasquez L. Comparación de la fuerza adhesiva de brackets al esmalte dentario y tipo de falla grabando ácido fosfórico Gelyetch al 38%, con flúor y Scotchbond 3M al 37% sin flúor. Informe de investigación. FUNDA-CION C.I.E.O., 2005.
8. Bayona AE, Fonseca M, Macías CM. Comparación de la resistencia adhesiva de brackets cementados, efectuando o no un pretratamiento al esmalte dental con hipoclorito de sodio al 5.25%. Rev. Odontos 2010;12(34): 10-17
9. Shackelford J. Ciencia de materiales para ingenieros. 3ª Ed. Prentice Hall His-panoamericana. México D.F.1992.
10. Lanza R, Langer R, Vacanti J, Principles of tissue engineering. 3 Ed. Elsevier Academic Press. San Diego.2007.
11. En Myer Kutz. Mechanical Engineers Handbook: Materials and mechanical design. vol. I 3ª Ed. John Wiley & Sons, Inc.
12. Soberanes EL, Enciso MA, Robles AL, Franco G, Espinosa B. Fuerza de adhe-sión directa de dos materiales para combinaciones dentales metal-ceramica. Tecnol. Ciencia Ed. (IMIQ) vol. 22 núm 2, 2007.
13. Reynolds IR. A review of direct orthodontic bonding. British Journal of Or-thodontics.1975; (2):171-178.
14. Keizer S. Ten Cate JM. Arends J. Direct bonding of orthodontic brackets. American Journal Orthodontic and Dentofacial Orthopedic.1976; 69:318-327. 15. Pickett KL. Sadowski PL. Jacobson A. Orthodontic invivo bond strength: comparison with invitro result. Angle Orthodontic. 2001; 71:141-148. 16. Espinoza R., Valencia R., Uribe M., Ceja I., Saadia M. Enamel deproteiniza-tion and its Effect on Acid Etching. Clinical Journal of Pediatric Dentistry 2008; 33(1): 13-20.
17. Justus R., Cubero T., Ondarza R., Morales F., New Technique With Sodium Hypochlorite to Increase Bracket Shear Bond Strength of Fluoride-releasing Resin-modified Glass Ionomer Cements: Comparing Shear Bond Strength of Two Adhesive Systems With Enamel Surface Deproteinization Before Etching. Semi-nars in Orthodontics. 2010; 16 (1) :66-75
18. Donoso M., Evaluación al microscopio electrónico de barrido, de la la influen-cia del NaOCl sobre la superficie del esmalte como procedimiento previo a la aplicación de dod diferentes tratamientos adhesivos.Informe de investigación. Universidad San Francisco de Quito, 2011.
