brackets zafiro

INTRODUCCIÓN

Los brackets cerámicos fueron introducidos en la ortodoncia debido al incremento en las demandas estéticas por parte de los pacientes.^{1, 2} Sin embargo, su uso ha conducido a problemas como el elevado coeficiente de fricción entre el bracket cerámico y el arco de alambre, que aumenta el tiempo de tratamiento y exige el uso de mayores fuerzas.^{1, 3, 4}

Las variables que afectan la magnitud de la resistencia friccional en ortodoncia son los tipos de materiales de las superficies en contacto del bracket,^{5, 6, 7-10} de la ligadura^11-13 y del alambre,⁴ el tamaño y la forma del arco de alambre,⁶ la fuerza y el tipo de ligado,^{3, 14-16} el tamaño,^17-20 la angulación de la ranura,^{21, 22} el medio en el que se deslicen los materiales,^{23, 24} la dureza y la topografía superficial.^{3, 5, 25, 26}

Por lo anterior, las tendencias en los trabajos de investigación en biomateriales para arcos ortodóncicos y biomecánicas friccionales apuntan al desarrollo de materiales biocompatibles, estéticos y con mejores características superficiales, que permitan disminuir la fuerza de fricción y faciliten la realización de los movimientos.^{4, 19, 27}

Una de las alternativas propuestas para disminuir la resistencia friccional es la modificación de los materiales de las superficies en contacto.²⁷ Se han descrito previamente dos metodologías que incluyen la sustracción de material desde la superficie o la adición de otros materiales sobre la superficie. Entre los métodos aditivos se pueden mencionar la implantación de iones a partir de la carburización o la nitruración,^28-31 y los revestimientos con capas metálicas, cerámicas o poliméricas a partir de métodos químicos o físicos.³²

Entre los métodos de recubrimiento inorgánico no metálicos se encuentra el método de Sol-Gel, que tiene como ventajas la baja temperatura para su aplicación y la efectiva adhesión al sustrato.³³ Previamente se han reportado otras funcionalidades de los recubrimientos vítreos por Sol-Gel como son el servir de barrera contra la humedad, aumentar la resistencia a la fractura, a la corrosión y al desgaste, y servir como aislante térmico y eléctrico.^33-38

El próposito la investigación fue comparar la resistencia friccional estática y dinámica in vitro entre brackets cerámicos y alambres de acero inoxidable con recubrimiento vítreo aplicado por el método Sol-Gel y sin él.

MATERIALES Y MÉTODOS

Brackets

Se utilizaron 29 brackets cerámicos de zafiro monocristalino marca Ice de la casa comercial Ormco^® de caninos superiores derechos, con una ranura de 0,018 x 0,025 (0,457 x 0,635 mm).

Alambres

Se usaron alambres para ortodoncia de acero inoxidable AISI 304 de 0,016 x 0,016 de espesor (0,406 x 0,406 mm) de 9 cm de longitud. Se utilizó como control un grupo de 29 alambres sin modificación superficial. Para el grupo experimental (alambres recubiertos) se seleccionaron 29 alambres que fueron sometidos a un lavado estándar y a un recubrimiento vítreo por el método Sol-Gel que ha sido previamente reportado^{39, 40} e incluye la mezcla de reactivos precursores de sílice como TEOS (trietilortosilicato) y MTES (metiltrietoxisilano), etanol como solvente y ácido acético como catalizador. Para la aplicación de los recubrimientos se usó el método de inmersión-extracción (dip-coating) a una velocidad constante de 4 cm/min y posteriormente se realizó tratamiento térmico a 450 °C durante media hora.⁴¹

Para seleccionar alambres con recubiertos homogéneos y libres de defectos superficiales se realizó una inspección en un microscopio óptico con aumentos variables entre 100X y 200X, antes y después del deslizamiento de todos los alambres.

Ligaduras

Se emplearon 58 ligaduras de poliuretano-libre de látex de color negro de la marca comercial American Orthodontics^®, con un diámetro interno de 0,045 y un diámetro externo de 0,115. Previamente se determinó el módulo de elasticidad de las ligaduras empleando una máquina de pruebas Test resources 650R^® con celda de carga Interface Inc. de 10 lb ± 0.00043 y un software para adquisición y análisis de datos MtestWR.

Pruebas de fricción

Para las pruebas de fricción se empleó una celda de carga de 250 lb con sensibilidad de 0,001 N. Los brackets se ligaron a los alambres con aros de poliuretano y tenían una disposición vertical de la ranura que era mantenida por una estructura acrílica adaptada a una máquina universal de ensayos Test resources-650R^®.

Las pruebas se efectuaron sobre el tercio medio de cada uno de los alambres dada la buena calidad del recubrimiento identificada microscópicamente sobre esta zona. La fuerza normal generada por la ligadura se determinó midiendo la longitud total del aro de poliuretano deformado una vez se montaba en la dupla arco/bracket. Luego se montó una ligadura nueva en la máquina universal de ensayos y se deformó la misma longitud midiendo así la fuerza necesaria para estirarla el mismo grado de deformación. A esta fuerza se le consideró como dato de la fuerza normal.

Tanto para el grupo de alambres recubiertos como para los del grupo control se empleó un alambre y una ligadura nueva en cada prueba y cada bracket se usaba aleatoriamente para deslizar los alambres a una temperatura de 21 °C ± 2. Se realizaron veintinueve pruebas por grupo.

Los datos se registraron con el software (Mtest) incorporado a la máquina de ensayos, a través de gráficas de relación fuerza/distancia [N/mm].

La aplicación de la carga fue ejercida con una velocidad constante de 5 mm/min durante dos minutos, de acuerdo con el protocolo usado por Ireland y colaboradores.⁴² El pico máximo de la fuerza en la gráfica fue considerado como el momento en el cual se vence la fuerza de fricción estática entre las superficies y se registró como valor de la fricción estática para el análisis estadístico, y el valor promedio de todas las fuerzas generadas después de ese pico máximo fue considerado como el valor de la fuerza friccional dinámica.

Caracterización superficial

Todos los alambres, brackets y ligaduras fueron evaluados antes y después de las pruebas de fricción por medio de un microscopio óptico con luz reflejada Olympus PME 3-ADL^® en conjunto con un analizador de imagen Leyca Q5001W. Adicionalmente se realizó una caracterización por microscopia electrónica de barrido con un equipo JEOL JSM-5910LV equipado con sonda Oxford Instruments INCA para microanálisis por EDS. Todos los análisis fueron realizados con un voltaje de 15 kV, una distancia de trabajo de 13 mm y aumentos variables de 95X, 500X, 1000X y 2500X.

Análisis estadístico

Para cada grupo se verificó si los datos experimentales de cada variable se ajustaban a un modelo de distribución normal por medio de la prueba de Shapiro Wilk. Se realizó un análisis estadístico descriptivo y se compararon las medianas de los valores de fuerza de fricción por medio de la prueba U de Mann-Whitney con una significancia estadística del 5%, todos los analisis fueron realizados con el programa SPSS (v. 14).

RESULTADOS

Recubrimientos

En la figura 1 se presentan dos imágenes obtenidas durante la etapa de control de calidad previa a la evaluación de la fricción, donde se observa un alambre recubierto con una capa vítrea homogénea y libre de defectos y un alambre recubierto que fue excluido debido a la presencia de defectos superficiales.

Rev Fac Odontol Univ Antioq vol.20 no.1 Medellín July/Dec. 2008