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ORTODONCIACOMPARACIÓN DE LA RESISTENCIA ADHESIVA Y TIPO DE FALLA DE TRES MÉTODOS DE REACONDICIONAMIENTO DE BRACKETS PARA LA RECEMENTACIÓN

Dra. Sandra Lucía Giraldo García*Dra. Claudia Jimena Hernández Ardila*

Dra. Angélica María Ospina Ramos*Dr. Humberto José Guzmán Báez**

Recibido para publicación: 15-04-15Aprobado para publicación: 18-08-15

RESUMEN

Objetivo: Comparar la resistencia adhesiva y tipo de falla de tres métodos de reacondicionamiento de brackets mediante una máquina Universal de Pruebas (Instron) y estereomicroscopio. Método: se seleccionaron 90 primeros premolares superiores sanos, extraídos con fines ortodónticos. Estos fueron preparados para la cementación de brackets estándar (Orthorganizer), con resina Transbond XT, según el protocolo recomendado por el fabricante. Se realizó una descementación inicial con una pinza removedora de brackets. Se determinó el tipo de falla mediante inspección visual utilizando un estereomicroscopio (Stemi 2000C, Carl Zeiss Gottingen, Alemania), se preparó el esmalte para una cementación posterior por medio de una fresa de diamante de grano extra fino y disco soflex de grano medio. La muestra se dividió en tres grupos iguales, donde un grupo de 30 brackets descementados fue tratado mediante microarenado, con partículas de polvo de óxido de aluminio de 50 micras, bajo una presión de 50 a 80 psi por 20 a 40 segundos. Otro grupo de 30 brackets fue adecuado mediante flameado eliminando el adhesivo al colocar la punta de la llama sobre la base del bracket durante 3 segundos. Por último, se empleó un método industrial por medio de la empresa Sofimen ubicada en Quito Ecuador S.A, donde se eliminó el adhesivo utilizando un solvente a una temperatura menor de 100 grados centígrados. Posteriormente, se aplicó una fuerza tangencial, por medio de una máquina universal de pruebas (InstronTM 3367, Clase 0,5 con celda de carga 0-30Kn, EE.UU), con una velocidad de 1mm/min hasta lograr el desprendimiento del bracket, los datos fueron calculados en megapascales teniendo en cuenta el área de la superficie del bracket. Finalmente, se observó nuevamente el tipo de falla. Resultados: no se observaron diferencias significativas en los valores de la resistencia adhesiva de los tres grupos estudiados (valor p=0.69). El tipo de falla más predominante de los tres métodos de reacondicionamiento de brackets ocurrió en la interfase adhesivo-bracket, representando el 83,3% de las fallas iniciales y un 91.1% de las fallas finales, presentando así una diferencia estadísticamente significativa. Conclusión: la resistencia adhesiva de los tres grupos de reacondicioamiento de brackets fue similar, la falla predominante ocurrió en la interfase adhesivo bracket. Además no se encontró asociación significativa entre el tipo de falla y el método de reacondicionamiento de bracket utilizado.

Palabras clave: Reacondicionamiento bracket, resistencia adhesiva, tipo de falla, adhesión, reciclaje.

ABSTRACT

Objective: To compare the shear bond strength and bond failure of three recylcling methods using a Universal testing Machine and scanning electron microscope. Method: 90 first superior bicuspids were selected after being extracted for orthodontic purposes. Samples were collected and prepared for bracket bonding with Transbond XT adhesive according to the protocol described by the manufacturer. Bracket removal was performed with a pair of orthodontic pliers. Resin remanents were observed on a scanning electron microscope Stemi 2000C, Carl Zeiss Gottingen, Alemania), and bond failure was determined. Resin remanents were removed from tooth surface with a diamond burr and soflex disc. Samples were then divided into three groups of 30 teeth each. A group of 30 debonded brackets were reclycled by a sandblasting method, using 50 µm aluminum oxide abrasive powder. Each bracket base was sandblasted during 20 to 40 seconds under 50 to 80 psi. Meanwhile, another group of brackets was flamed during 3 seconds and the adhesive was burnt off the bracket base. Lastly, a group of brackets was recycled by an Industrial method provided by Sofimen S.A located in Quito Ecuador. The resin remanents were eliminated with a solvent substance at a temperature below 100 C. A universal testing machine InstronTM 3367 was used to test shear bond strength. A crosshead speed of 1 mm/min was used. The force was recorded in Newtons and calculated in MPa using the area of the bracket. Bond failure was also determined with the scanning electron microscope. Results: no significant differences in shear bond strengths were found within the three groups (p=0.69). Failures most predominantly occurred at bracket-adhesive interface, 83% during the first debonding and 91.1% during the second debonding. Therefore, statistically significant differences were found while comparing bond failure. The most predominant failure occurred in the adhesive-bracket interface. No significant association was found between the bracket reconditioning method and type of bond failure.

Keywords: bracket reconditioning, shear bond strength, bond failure, adhesion, recylcling.

* Ortodoncista UniCIEO** Docente Titular UniCIEO

ORTODONCIAComparación de la resistencia adhesiva y tipo de falla

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INTRODUCCIÓN

En la consulta de ortodoncia, es frecuente la des-cementación de brackets, esto depende del tipo de bracket utilizado, el protocolo de cementación y los hábitos individuales del paciente. (1) Además de algunas situaciones clínicas en que es necesario descementar brackets para reposicionarlos, sin ne-cesidad de reemplazarlos por brackets nuevos. La recementación de brackets puede ser una alterna-tiva de tratamiento gracias a un acondicionamien-to de la superficie del bracket, mediante el cual se elimina el adhesivo remanente tanto de la base del bracket como de la superficie del esmalte causan-do cambios tanto macro como microscópicamente. Como resultado, se han utilizado de forma habitual diferentes técnicas para eliminar estos adhesivos ta-les como la piedra verde, gas antorcha, y microa-renadoras. (2)

También existen métodos comerciales de reciclaje, los cuales usan métodos térmicos y químicos para remover el adhesivo. (3) Se considera que los dispo-sitivos de ortodoncia pueden ser reutilizables des-pués de pasar por procesos de limpieza, control, desinfección, remodelado y esterilización, siempre y cuando el reprocesamiento haya sido realizado por una empresa certificada que respete un plan de gestión y control de su calidad. (4)

Los métodos de tratamiento de superficie para la reposición de brackets, pueden ser una alternativa eficiente en los tratamientos ortodónticos, aunque aún no hay claridad acerca de cuál de ellos brinda mayor efectividad y seguridad en los tratamientos.

Entre los factores que afectan la resistencia a la des-cementación de brackets con previo reacondicio-namiento del bracket son: el diseño de la base del bracket, daño microscópico a la base del bracket y los métodos de eliminación de remanentes de ad-hesivo. (2) Las técnicas de reacondicionamiento de brackets, deben remover completamente el adhesivo y cemento de la base. Este procedimiento no debe

causar daño estructural al mismo y debe eliminar los residuos relacionados con el tratamiento ortodónti-co, para así generar una adhesión adecuada. (5)

Uno de los métodos de reacondicionamiento del brackets es el microarenado, el cual fue pensado inicialmente para mejorar la retención mecánica de brackets nuevos, mejorando de esta manera su unión a dientes restaurados. Además puede ser em-pleado para preparar la superficie del esmalte. (6)

Dentro de las desventajas de los métodos de re-acondicionamiento de los brackets por medios térmicos y químicos, se encuentran la pérdida de metal en ciertas áreas del bracket y una reducción en el diámetro de la malla. (7) Además, los cam-bios físicos inducidos por el reacondicionamiento de los brackets pueden incluir deformación del slot del bracket, lo cual tiene el potencial de influir en la mecánica de deslizamiento afectando la resistencia a la fricción. (7)

El proceso de cementación de brackets, requiere seguir los protocolos existentes y las recomenda-ciones del fabricante para permitir una superficie del esmalte libre de contaminación, gracias a una adecuada técnica de aislamiento, para asi cemen-tar los brackets.

Debido a esto, se tuvo como objetivo comparar la resistencia a la adhesiva y tipo de falla utilizando tres métodos de reacondicionamiento de brackets, mediante una máquina universal de pruebas y ob-servación en el estereomicroscopio.

En ortodoncia existen diferentes tipos de fallas en la adhesión. Estas se pueden clasificar en adhesi-va y cohesiva. Una falla adhesiva es la que ocurre entre la interfase de dos estructuras distintas. Mien-tras que una falla cohesiva, es aquella que ocurre en el interior de la estructura del material. Existen varios índices o parámetros para clasificar y/o ca-lificar el tipo de falla, entre las cuales se encuentra el Índice de Adhesivo Remanente (ARI), (8) Medical

Comparación de la resistencia adhesiva y tipo de falla

ORTODONCIA 19

College of Georgia en el 2003,. (9) .Otra clasifica-ción propuesta por el Doctor Humberto Guzmán Báez, sugiere que a partir de la inspección visual se clasifique las fallas adhesiva o cohesiva según las siguientes interfases: Adhesiva-Bracket, Adhesiva-Esmalte, Cohesiva-Cementante, Cohesiva-Esmalte. Por lo tanto, el objetivo: de la presente investigación fue comparar la resistencia adhesiva y tipo de falla utilizando tres métodos de reacondicionamiento de brackets, mediante una máquina universal de prue-bas y observación en el estereomicroscopio.

METODO

Estudio fue experimental in vitro. El protocolo de la investigación fue revisado y aprobado por el comité de ética de la Fundación UNICIEO.

RECOLECCIÓN Y CONSERVACIÓN DE LA MUESTRA

Con total de 90 primeros premolares sanos hu-manos extraídos con fines ortodónticos, luego se retiraron los restos orgánicos remanentes y desin-fectaron con una solución acuosa de hipoclorito de sodio al 0,5%.

El tiempo máximo de conservación de las muestras fue de tres meses por medio de una solución sali-na isotónica al 0.90% con una gota de Thiomersal (merthiolate) (Figura 1)

PREPARACIÓN DE LOS ESPECIMENES

Montaje

Se realizó el montaje de las muestras en un mol-de acrílico de 3x1.5x1.5 cms con el fin permitir su manipulación. (Figura 2) Siendo esta una medida estandarizada de acuerdo la mordaza y base de la máquina universal de pruebas. Luego de este procedimiento los especímenes fueron sumergidos nuevamente en la solución salina para evitar su deshidratación.

Figura 1. Almacenamiento de los especímenes

Figura 2. Ubicación de los especímenes en los moldes de acrílico

Cementación de brackets

Se determinó el centro de la corona clínica tenien-do en cuenta los ejes verticales y horizontales de los dientes. Las muestras se lavaron con agua y se secaron con aire a presión por 20 segundos. Pos-teriormente, se realizó profilaxis con solución de bicarbonato de sodio por 10 segundos con pieza de mano de baja velocidad y una copa de caucho. Los premolares se lavaron y secaron nuevamente. Las muestras se dividieron en tres grupos iguales.

En los tres grupos se cementaron brackets estándar marca ORTHO ORGANIZER con dimensiones de 3,2 x 3,4 milímetros en su base, con resina com-puesta Transbond XT (3M Unitek St. Paul, MN) si-guiendo el protocolo de cementación de fabricante.

Se realizó acondicionamiento del esmalte dental con ácido fosfórico al 37% por 15 segundos, lava-do con agua por 30 segundos y secado con aire a


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presión. Se aplicó una capa de adhesivo Transbond XT™ 3M Unitek St. Paul, MN), en las caras vestibu-lares. Luego, se colocó la resina por medio de un instrumental tipo FP3 sobre la base del bracket. se presionó contra la superficie vestibular y se retira-ron los excesos. Se polimerizó por 20 segundos por medio de una lámpara Ortholux™ Luminous LED intensidad de 1600 mW/cm2 (3M Unitek Centro “Ortholux (tm) ) y una longitud de onda de 450 nm, guardando una distancia de aproximadamente 5mm. Se almacenó cada diente en suero fisiológi-co 2 semanas antes de la prueba. (Figura 3)

Descementación de brackets

Se empleó una pinza removedora de brackets HI FRIEDY(678-220L) por medio de un movimiento en sentido gingivoclusal, rotando la muñeca hasta lo-grar el desprendimiento del bracket. (Figura 4)

Estereomicroscopía

Se determinó el tipo de falla mediante el microscopio óptico a un aumento de 50 X (Stemi 2000C, Carl Zeiss Gottingen, Ale-mania), que se encuentra conectado a la AXIOCAM (Carl Zeiss Microimaging GmbH 37081, Gottingen, Germany), ubicado en la Fundación Universitaria CIEO – UniCIEO.

Tratamiento de superficie de la base del bracket

En cada uno de los tres grupos se retiraron los excesos de resina mediante tres méto-

dos de adecuación de brackets para reposicionarse posteriormente.

Método de microarenado: Se empleó el microa-renador: Bego. Easyblast. Modelo 26385. 2012 W33, Wilhem Herbts Str 1 D 28359 Bremen (Ale-mania); utilizando partículas de polvo de óxido de aluminio de 50 micras, bajo una presión de 50 a 80 psi. Se mantuvo una distancia entre la base del bracket y la cabeza de la pieza de mano de 10mm. Cada base del bracket se arenó por un periodo de 20 a 40 segundos, posterior a esto se realizó lava-do ultrasónico. (10)

Método de flameado: se utilizó un flameador (Bla-zer Products Inc. Farmingdale, Nueva York); el cual contiene gas inflamable (combustible butano) bajo presión, a una temperatura máxima de 2,500ºf. Se colocó la punta de la llama del gas antorcha sobre la base del bracket durante 3 segundos, cuando el adhesivo comenzó a quemarse, se realizó lavado ultrasónico durante 20 segundos y se lavó. (10)

Método de reciclaje Industrial: Se enviaron las muestras a la empresa Sofimen S.A, ubicada en el laboratorio de producción, Quito (Ecuador), se eliminaron los restos de adhesivo utilizando un sol-vente en las bases de los brackets, con una tem-peratura menor de 100 grados centígrados en el

Figura 3. Cementación inicial de los brackets

Figura 4. Descementación inicial del bracket


ORTODONCIA 21

cual se realizó limpieza, clasificación y grabado de los brackets. (4)

Adecuación superficie del esmalte

Se preparó la superficie del esmalte con el fin de permitir una nueva cementación. Se retiró la resina remanente por medio de una fresa de diamante de grano extra fino y se finalizó con un disco soflex de grano medio con pieza de baja velocidad bajo magnificación. (24) (Figura 5)

APLICACIÓN DE PRUEBA MECÁNICA Y PRUEBA DE MICROSCOPÍA

Prueba mecánica

Se empleó la máquina universal de pruebas (Ins-tron® Modelo 3367 clase 0,5 con celda de car-ga 0-30 Kn, EE.UU) ubicado en el laboratorio de pruebas del Departamento de Ingeniería Mecáni-ca de la Universidad de Los Andes, en la ciudad de Bogotá. Se aplicó una fuerza tangencial con dirección ocluso-gingival, directamente sobre la base del bracket a una velocidad de 1.0 mm/min hasta lograr el desprendimiento del bracket. Luego, por medio del programa Blue Hill II (Instron Corp., Canton, MA,USA), se evaluó la cantidad de fuer-za necesaria para descementar los brackets en los tres grupos de dientes. Posteriormente los registros obtenidos en Newtons (N) se reportaron en Mega-pascales (MPa).

Estereomicroscopía

Se determinó nuevamente el tipo de falla como se describió anteriormente.

ANÁLISIS ESTADÍSTICO

Se realizó el análisis de Box Plot, para detectar la presencia de puntos atípicos en la resistencia ad-hesiva de los brackets. Por medio de la prueba de Bonferroni se buscó determinar si los puntos atí-picos eran influyentes en los resultados. Posterior-mente, se aplicó la prueba de Shapiro Wilk, para determinar si los datos eran paramétricos o no paramétricos. Se aplicó la prueba de Bartlet para determinar si las varianzas eran iguales o no en los tres grupos. Luego, se aplicó la prueba Anova a I vía para comparar los si los promedios eran iguales o diferían entre ellos.

Para el análisis de tipo de falla se aplicó la prueba exacta de Fischer para determinar la asociación en-tre el tipo de falla y método de reacondicionamien-to del bracket. Además, se aplicó la prueba Chi2 de proporciones para comparar los tipos de falla.

Figura 5. Preparación de superficie para recementación de brackets adecuados.

Recementación

En cada uno de los grupos se cementaron nueva-mente los brackets a sus respectivos dientes utilizan-do el protocolo previamente descrito y se realizaron las pruebas mecánicas y microscópicas.


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Se realizó el análisis de correspondencia corrobo-rado con la prueba Chi2 para determinar si el tipo de falla estaba asociado con la resistencia adhesiva.

RESULTADOS

Al análisis en el estereomicroscopio, se encontró que despues de realizado el reacondicionamiento del brac-ket mediante microarenado y método industrial no se observaron restos de adhesivo en la malla del bracket, en el grupo de flameado se encontró restos de adhe-sivo además cambio de color en la base del bracket.

Luego de aplicar el análisis de Box Plot, se encon-traron datos máximos y datos mínimos que variaban con los valores promedio, los cuales fueron influyen-tes en la resistencia media con un valor p=0.0006. Dado que la ASTM sugiere comparar los resultados con datos atípicos y sin datos atípicos y al no en-contrar diferencias entre los resultados, se pudieron mantener los datos iniciales. La distribución de los datos fue no parametria, prueba Shapiro Wilk (p< 0,05). la prueba de Bartlet demostró que los datos presentaban la misma varianza. Se aplicó la prueba robusta de Anova I VIA (p=0.69) comparando la re-sistencia adhesiva de los tres métodos, se demostró que no había diferencias significativas entre ellos. El mayor valor de resistencia adhesiva lo presentó el grupo de microarenado (5.91 MPa), seguido por el grupo flameado (4.89 MPa) y por último el grupo industrial (4.86 MPa).

Luego de la recolección de los datos y de realizar la esteromicroscopia en la base de la malla se obser-varon tres tipos de falla adhesiva-bracket, adhesiva-esmalte, cohesiva-cementante en cada base de los brackets. En el análisis se encontró que no hubo diferencia significativa entre la falla AB, AE y CC pudiendo presentarse en cualquiera de los tres mé-todos.

La distribución general porcentual del tipo de falla reporto mayor predominio en el tipo de falla adhe-sivo bracket (88.3%) en la descementacion inicial, (91.1%) en la descementacion después de realizar el método de reacondicionamiento del bracket. Se-guido por el tipo de falla adhesivo-esmalte (12.2%) y (6.7%) respectivamente y en menor proporción el tipo de falla cohesiva-cementante (4.4%) y (2.2) res-pectivamente.

MÉTODO REACONDICIONAMIENTO

RESI

STEN

CIA

ADHE

SIVA

MPa

MICRO-ARENADO FLAMEADO INDUSTRIALANOVA I Valor p=0,69

0

1

2

3

4

5

6

7

8

COMPARACIÓN RESISTENCIA POR MÉTODO

MÉTODO DE TRATAMIENTOMicroarenado Flameado Industrial

CANT

IDAD

2328

24

Fisher’s Exact Valor p=0,186

30

20

25

10

15

0

5

FALLA INICIAL AB

MÉTODO DE TRATAMIENTOMicroarenado Flameado Industrial

CANT

IDAD

27 2629

Fisher’s Exact Valor p=0,679

30

20

25

10

15

0

5

FALLA FINAL AB


ORTODONCIA 23

TIPO DE FALLAAB AE CC

% F

ALLA

S

83,33%

12,22%4,44%10%

20%

30%

40%50%

60%

70%

80%90%

0%

PRESENCIA DE FALLA INICIAL

TIPO DE FALLAAB AE CC

% F

ALLA

S

91,1%

6,7% 2,2%10%20%30%40%50%60%70%80%90%

100%

0%

PRESENCIA DE FALLA FINAL

DISCUSIÓN

En el presente estudio no se tuvo en consideración la comparación con un grupo de brackets nuevos lo cual podría proporcionar información acerca de la efectividad de los métodos para sustituir el uso de brackets nuevos.

Resistencia adhesiva

Al evaluar la resistencia adhesiva, se encontró que no existían diferencias significativas entre los tres mé-todos de reacondicionamiento de brackets.

Sin embargo el método de microarenado presentó una resistencia adhesiva mayor (5,61MPa) compara-da con el flameado y reciclaje industrial con valores de 4,89MPa, 4,86MPa respectivamente. En el estudio de Sonis, no existían diferencias significativas entre los brackets nuevos y los microarenados (16,77MPa). (27) Al comparar la resistencia adhesiva de este estudio con las de otros autores, se encontró que esta fue me-nor, considerando como resistencia adhesiva óptima (7,85MPa) según lo reportado por Reynolds (28).

Así mismo, Tavares y colaboradores reportaron una mayor resistencia adhesiva en el método de microa-renado (0,34 kgf/mm2) . Además, de no presentar diferencias significativas con los brackets nuevos. Adicionalmente, encontraron valores menores en el método de flameado (0,28 kgF/mm2) comparado con los brackets nuevos. (23). Halwai y colaborado-res concluyeron que el método de microarenado

(9,12MPa), presentó mayor resistencia adhesiva comparado con el flameado y la piedra verde. (11)

Así mismo, la resistencia adhesiva del microarenado fue mayor (9.12 MPa), en comparación con 5,61 MPa del presente estudio. El flameado fue de 7.29 MPa comparado con 4,89 MPa. Halwai y colabora-dores almacenaron las muestras en agua destilada durante 72 horas antes de realizar las pruebas de des-cementación, (11). Mientras que en el presente estudio las muestras permanecieron en solución salina isotó-nica durante 2 semanas antes de ser descementados.

Además, el diseño de la malla de la base del brac-ket pudo influir en las diferencias encontradas. En el presente estudio se utilizaron brackets estándar Orthorganizer con una malla simple con disposi-ción horizontal, mientras que Halwai y colabora-dores emplearon Brackets MBT Gemini Unitek, con una base micrograbada (11). También Sonis y cola-boradores utilizaron Bracket GAC ,presentando un valor de resistencia adhesiva de 16,77MPa.(27). Los diseños de las bases, pueden mejorar la retención micromecánica generando valores de resistencia adhesiva mayores a los reportados en este estudio.

Los diferentes protocolos de cementación también pudieron influir. En el presente estudio se empleó ácido fosfórico al 37% durante 15 segundos, mien-tras que Sonis y colaboradores y Tavares y colabo-radores durante 30 segundos. De acuerdo a Zhang, una resistencia adhesiva mayor podría prevenir la


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descementación de los brackets, pero aumentaría el riesgo de fractura del esmalte e incomodidad del paciente al remover los brackets. Se sugiere una resistencia adhesiva óptima entre 5,9 a 8 MPa. (29)

Otro de los factores que pudo influir es el área de contacto de la punta de la máquina universal de pruebas y el bracket. Benítez y colaboradores en el 2013 reportaron que la fuerza aplicada entre las aletas y la base del bracket, puede disminuir el valor de resistencia adhesiva (30) ya que al aplicar la carga directamente sobre la base del bracket se requiere mayor fuerza de acuerdo a klocke y cola-boradores. (31)

Tipo de Falla

El tipo de falla predominante en este estudio fue Adhesivo-Bracket correspondiente al 91%, Adhesi-vo- esmalte 6,6% y cohesiva cementante 2,2%. Se observaron valores mayores para el tipo de falla AB, en su mayoría en el método de tratamiento in-dustrial. Al aplicar la prueba exacta de Fisher se encontró que los tipos de falla podrían presentarse por cualquier método de reacondicionamiento. Di-ferente de Cacciafesta y colaboradores donde el tipo de falla mayor fue en la interfase adhesivo es-malte durante el reciclaje industrial. (12)

Los resultados varían entre sí debido también a dife-rencias en los métódos de reacondicionamiento indus-trial. En el presente estudio la compañía Sofimen no ofreció detalles acerca de la solución industrial pero estableció que el proceso tomó hasta 40 días. Los brackets fueron sometidos a temperaturas por debajo de los 100 grados. Mientras que Cacciafesta y cola-boradores empleó una solución no ácida, seguida por secado y calentamiento de 350 grados por 24 horas.

Al comparar los tipos de falla presentados en la desce-mentación inicial realizada con pinza y final realizada con la maquina universal de pruebas se encontró co-rrespondencia, donde el tipo de falla más frecuente se presentó en la interfase Adhesivo-bracket demostran-do que no existe riesgo para el tejido dentario al em-plear tanto brackets nuevos como reacondicionados.

CONCLUSIONES

• La resistencia adhesiva de los tres grupos de rea-condicionamiento de brackets microarenado, fla-meado e industrial fue similar en los tres grupos.

• En cuanto al tipo de falla se puede concluir que no existe una asociación significativa entre el tipo de falla y el método de reacondiciona-miento del bracket utilizado.

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