Estudio in vitro de la Resistencia a la Tracción de Brackets ...

Rev Dent Chile Vol 95 Nº2Trabajo de InvestigaciónEstudio in vitro de la Resistencia a la Tracción deBrackets Metálicos Cementados con una ResinaCompuesta de Fotocurado sobre Porcelana FeldespáticaBond Strength of Metalic Brackets Direct Bonding Cement withLigh Cured Resin Over Feldespatic Porcelain in vitro StudyTrabajo recibido el 19/05/2004. Aprobado para su publicación el 30/06/2004.Revista Dental de Chile2004; 95 (2): 10-16Autores:Dra. Silvana Palacios 1Dra. Pilar Santelices 1Prof. Dr. Iván Urzúa 2Prof. Dra. Doris Cauvi 31 Especialista en Ortodoncia yOrtopedia Dento-Maxilar.2 Departamento de OdontologíaRestauradora, Facultad deOdontología, U. de Chile.3 Area de Ortopedia Dento-Maxilar,Facultad de Odontología, U. de Chile.Dirección postal: El Trovador 4280,Oficina 510, Las Condes - Santiago.ResumenDebido a que desde hace un tiempo la demanda de tratamientos de ortodoncia en adultos ha aumentado en forma considerable, y que estospacientes presentan generalmente algún tipo de restauración de porcelana en sus bocas, es que los ortodoncistas se han visto expuestos auna doble problemática.Por una parte, tener que cementar aditamentos de ortodoncia sobre piezas dentarias restauradas con carillas de porcelana o sobrecoronas y/o puentes de porcelana y por otra parte, de mantener la estética de dichas restauraciones una vez terminado el tratamiento deortodoncia.El objetivo de la presente investigación fue determinar la resistencia a la tracción de brackets metálicos cementados con resina compuestade fotocurado sobre porcelana feldespática silanizada, grabada con ácido fluorhídrico al 9,6% en 2 tiempos de aplicación diferentes, cony sin asperización previa de la porcelana.Para esto se confeccionaron 50 carillas de porcelana sobre metal, cementando sobre ellas brackets metálicos. Se les realizó la prueba detracción con una máquina INSTRON Universal de Ensayo.Todas las probetas de estudio fueron sometidas a la prueba de termociclado, para simular de la mejor forma posible la condición bucalnatural.En base a los resultados obtenidos se concluyó que la técnica más adecuada para preparar la superficie de porcelana es grabar con HF al9,6% por 2 minutos y luego aplicar silano.Palabras claves: Brackets Metálicos. Porcelana. Adhesión.SummaryThe number ortothontic treatment in adult patient have improved and always this kind of patient have some porcelain treatment.With this problem,dentist need to cement ortorhontics aditives on veneers,crowns or porcelain briges and also they need to keep theestethic during the ortothontic treatment.The aim of this investigation was determinate the traction resist on metalic brackets cemented with resin on porcelain restaurationetching with fluorhidric acid at 9,6% in two diferent times of aplication,with or with out porcelain roughness.Key words: Metalic Brackets. Porcelain.IntroducciónDesde hace un tiempo la demanda detratamientos de ortodoncia en adultosha aumentado en forma considerable.En estos pacientes la odontología estéticatambién se ha ido popularizandocada día más y es por esto que losortodoncistas se han visto expuestos ala problemática de tener que cementaraditamentos de ortodoncia sobre piezasdentarias restauradas con carillasde porcelana o con coronas y/o puentesde porcelana (1) .Hasta hace algunas décadas el únicomedio para la colocación de brackets,tubos y otros elementos de los aparatosfijos, era a través del uso de bandasadaptadas y cementadas a losdientes, pero gracias a la técnica decementado directo, hoy los aditamentospueden ser adheridos a la superficiedentaria mediante una interfase deresina compuesta (2) .Ambos métodos de unión de bracketstienen éxito, es así que en ciertas ocasioneses posible utilizar bandas alrededorde piezas dentarias con carillaso coronas de porcelana, sin embargo,cuando se trata de un puente de porcelanaesto no es posible de hacer.Además, las técnicas de cementado directopresentan ciertas ventajas sobreel embandado como la posibilidad delpaciente de realizar una mejor higieneoral, la reducción de la irritación deltejido blando adyacente, el menor riesgode descalcificación de las superficiesde esmalte contiguas, la mejor estéticaalcanzada y el menor tiempo sillónutilizado para su colocación (3) .10

Rev Dent Chile Vol 95 Nº2Silvina Palacios y cols.ceso de “cera perdida por evaporación”.La técnica de colado fue a travésde centrifuga mecánica. El anillode investimento fue llevado a una temperaturade 950°C con la secuencia clásicade calentamiento para lograr laevaporación de la cera y posterior colado.Después se retiraron los colados delanillo, se limpiaron de restos deinvestimento, se regularizó (peinó) lasuperficie metálica con piedras de óxidode aluminio en un solo sentido, luegose arenaron con óxido de aluminiode 250 micras y se lavaron con aguadestilada por 5 minutos en ultrasonidoy después en alcohol isopropilico por2 minutos, dejando una superficie conmicroretenciones y libre de impurezas,apta para la unión química con la cerámica.No fue necesario oxidar la estructura.Confección de la porcelana:El proceso de confección de la porcelanafue por sinterizado: consistente enla aplicación de presión y calor.Sobre las bases metálicas se puso elpreopaco y se llevó al horno de cocción(Jelenko ®) con una temperatura inicialde 650°C y final de 980°C, con un ascensode 120 grados por minutos con vacio.Posteriormente se puso la capa de opaco,la que se sinterizó a una temperatura inicialde 650°C y final de 980°C con una velocidadde 120°C por min. con vacío; luegola capa de porcelana dentina e incisal, en unespesor aproximado de 1mm, cuya temperaturade sinterizado fue 600°C a 920°C en 5min. con vacio.Se corrigieron las imperfecciones conidéntico esquema de cocción.La última capa fue el glaseado (utilizandoun vidrio sin alumina) con unsinterizado de 650°C a 920°C en 3 min.La temperatura final fue mantenida durante1 min. sin vacio.Se dividió la totalidad de las probetasen 5 grupos de 10 unidades cada uno. Luego,la superficie de la porcelana fue tratadacon 5 métodos diferentes, los que detallaremosa continuación:1. Asperizado + silano (A + S).2.Asperizado+grabado con ácidofluoridrico 9,6% por 2 min + silano(A + HF2 +S).3.Asperizado+grabado con ácidofluoridrico 9,6% por 4 min+silano(A+ HF4 + S).4. Grabado con ácido fluoridrico 9,6% por2 min + silano (HF2 + S).5. Grabado con ácido fluoridrico 9,6% por4 min + silano (HF4 + S).La aplicación del silano y del ácidofluorhídrico se realizó según las especificacionesde cada fabricante.La superficie de porcelana se asperizó confresa cilíndrica de diamante de grano mediano,con alta velocidad.Posteriormente, se cementaron los bracketscon el método tradicional que consisteen la aplicación de resina de enlace,fotocurado por 20 segundos y luego la aplicaciónde la resina compuesta sobre la superficiedel bracket. Una vez posicionadoel aditamento, se removieron todos los excesosde alrededor con una sonda de caries.Se fotocuró por 40 segundos.Después de la polimerización, lasprobetas fueron almacenadas en suerofisiológico, e introducidas a un baño a37°C durante 24 hrs.Prueba de Termociclado:Posteriormente se realizó la prueba deltermociclado, que consiste en transferirlas probetas alternadamente de un bañode agua a 16°C a otro baño a 55°C. Lasprobetas tuvieron una exposición a cadabaño de 20 seg. cada una con un tiempode transferencia entre cada baño de 4seg. Este cambio se realizó 500 veces.Prueba de Tracción:Las probetas fueron montadas con unsistema de sujeción, especialmente diseñadopara este estudio, en una máquinaINSTRON. Esta máquina tieneuna capacidad de 1 gr. a 10 toneladas,utiliza un sistema de medición de cargaseléctricas o celdas de carga y uninscriptor que grafica la carga en funcióndel desplazamiento. El aparato demedición de cargas que se utilizó paraeste estudio pertenece al Departamentode Ingeniería Mecánica, laboratoriode mecánica de sólidos de la Universidadde Santiago de Chile.Para realizar las pruebas de tracción semontó en primer lugar, en la prensa dela platina inferior una de las probetas,procurando que la cara vestibular quedaraen posición horizontal hacia arriba.Desde la prensa de la platina superiorfija, se colgaron los alambres detarno de 0.12” en forma de asas los quetomaron el bracket en forma simultáneaen sus dos aletas. Para efectuar lacarga se conectó el sistema que hizoque la platina inferior comenzara adesplazarse verticalmente hacia abajoa una velocidad controlada de 1mm/min. Este desplazamiento generó unafuerza constante y creciente hasta elmomento en que se rompió el equilibriofuerza – resistencia. En ese instantese produjo el desprendimientodel bracket. Esta fuerza fue transmitidaa la celda de cargas, siendo codificaday graficada por el inscriptor demodo que fue posible obtener el tiempoy la fuerza en el momento del quiebre.Este gráfico que nos dió la fuerzaaplicada en cada caso, varió en una escalade 0 Kilógramos/ Fuerza (Kgf) a 20Kgf, con una sensibilidad de 200 gramos.Este procedimiento se repitió con cadaprobeta de los diferentes grupos en estudio.Los resultados obtenidos en Kgf fuerontransformados a Megapascales (Mpa)por medio del siguiente cálculo:1 Kgf = 9.806 N aprox. 10 Newton (N)1 N/ mm2 = 1 MPaEl área de la base de los brackets semidió con un pie de metro digital y seutilizaron para tal efecto tres brackets,elegidos al azar, a los cuales se le midióel área de su base tres veces consecutivasllegándose a un promedio deellas. Este promedio fue de 12.47 mm 2y fue extrapolado a todos los brackets,ya que se utilizaron brackets de igualescaracterísticas en todas lasprobetas.Una vez terminadas las pruebas mecánicasde tracción, las probetas se conservaronen forma separada con su correspondientebracket, permitiendo asísu posterior análisis.Los sitios de fractura fueron examinadospara determinar la ubicación de la12

Rev Dent Chile Vol 95 Nº2Silvina Palacios y cols.con nivel ARI 1 (fractura adhesivaprincipalmente), hubo daño de la porcelanaen dos de ellos. Sólo 3 probetasmostraron fractura cohesiva (RC principalmenteen porcelana).• En el Grupo HF2 + S sólo hubo 1caso ARI 1 sin daño de superficie. Losdemás presentaron fracturas principalmentede tipo cohesivas (entre RC yBracket).• En el Grupo HF4 + S hubo 3 probetascon remanencia tipo 1 sin daño de la superficiede la porcelana, una probeta connivel 3, quedando toda la RC adherida a laporcelana y todas las demás presentaronnivel 2 (principalmente cohesiva).Gráfico 2. INDICE ARI (Artun y Bergland).%10864202530• En el Grupo A + HF2 + S, sólo hubo casosde nivel 2 (principalmente cohesivas)quedando la mayor parte de la RC en lasuperficie de la porcelana.01900361100 0 0A+S HF2+S HF4+S A+HF2+S A+HF4+S03• En el Grupo A + HF4 + S principalmenteremanencia nivel 2 y sólo sepresentó un caso de nivel 3 (sólocohesiva).61N 0N 1N2N314DiscusiónLos promedios de fuerza de tracciónencontrados en el presente estudio sonmenores a los descritos en la literatura(4,6) , sin embargo se debe tener encuenta que todas las muestras de losgrupos en estudio fueron sometidas ala prueba de termociclado para simularlo que sucede in vivo, esto disminuyela resistencia a la tracción ya queincide en la adhesión al silano (11-18) .Al comparar cada grupo de estudio conel grupo control, se observa que todoslos grupos obtuvieron promedios defuerza iguales o mayores al grupo control.El grupo Asperizado + Silano y elgrupo HF por 2 min + Silano, no demostrarondiferencia significativa condicho grupo.Debido a que este es un estudio comparativo,se obtiene que todas la técnicasde preparación de la superficie deporcelana empleadas en este estudiopodrían ser utilizables clínicamente,desde el punto de vista de magnitud defuerza de unión; esto coincide con resultadospresentados por Zachrisson ycol. en 1993, Gillis y col. en 1998 yotros (4,13,14) .Por otra parte, al comparar los gruposcon y sin aperizado previo, se puedever un incremento de la resistencia ala tracción en aquellos grupos en quese deglaseó la superficie de la porcelanacon el asperizado con fresa, coincidiendocon lo descrito por Zachrissony col. anteriormente (11) .Al igual que lo encontrado por Gillisy col en 1998 (6) , se puede observar quetodos los grupos en que se ocupó HFpresentaron valores promedio de fuerzade unión mayores al grupo control.Un hecho que llama la atención es queel grupo A + HF4 + S, que recibió eltratamiento de superficie más completo,manifiesta menor resistencia a latracción que los grupos A + FH2 + S yHF4 + S. Quizás, esto se deba a que elsobre tratatamiento deja una superficiede la porcelana lisa, al igual que loque sucede con un excesivo grabadodel esmalte con ácido fosfórico. Sinembargo, este supuesto debe ser corroboradoen futuras investigaciones mediantela microscopía electrónica.En el análisis ARI, se encontró que elgrupo A + S presentó un 70% de muestrasdentro del grupo 0-1 (fallas de tipoadhesivas), lo que significa que la mayorparte, o toda la resina compuestaquedó adherida al bracket, encontrándoseun 30% de superficies de la porcelanadañadas, incluso una de ellaspresentó una pérdida importante y notoriade porcelana superficial.En tanto, el grupo HF por 4 minutos +Silano presentó un 30% de la muestracon ARI 1 y el grupo HF por 2 minutos+ Silano un 10% de fallas de estetipo. En ninguno de los dos grupos seobservaron daños en la superficie dela porcelana.Por otra parte, el grupo Asperizado +HF por 2 minutos + Silano y el grupoAsperizado + HF por 4 minutos +Silano no presentaron muestras ARI0- 1, sólo ARI 2 y 3; esto implica queno hubo fallas de tipo adhesivas, sólode tipo cohesivas.Debido a que el objetivo del presenteestudio era medir la resistencia a latracción entre la porcelana y la resinabajo diferentes tratamientos de superficiede la porcelana, todas aquellasfallas producidas entre la resina y elbracket (fallas cohesivas), quedan fueradel objetivo del trabajo. La magnitudde la fuerza de unión entre la porcelanay resina no es determinable enlos casos de fallas cohesivas, ya queprimero cedió la unión resina bracketquedando resina pegada en la porcelanay por lo tanto se hace imposibledeterminar la fuerza de unión entreellas, la cual evidentemente sería mayor(11) . Sin embargo, las fracturas detipo cohesivas, no ponen en riesgo lasuperficie de la porcelana, por lo queson clínicamente deseables.Resulta muy interesante analizar la re-

Estudio in vitro de la Resistencia a la Tracción de Brackets Metálicos Cementados con una Resina Compuesta de Fotocurado sobre Porcelana Feldespáticalación entre el nivel promedio de fuerzaalcanzado por cada grupo y la distribuciónde las muestras dentro de laclasificasión ARI. Mientras más cercanoel promedio de fuerza del grupoen estudio al del grupo control (fuerzasmenores), hubo mayor porcentajede fallas en la unión porcelana - resinay por lo tanto, mayor posibilidadde encontrar algún tipo de daño a nivelde la superficie de la porcelana.Esto se manifestó principalmente enel grupo Asperizado + Silano, dondese encontró la mínima fuerza promedioentre todos los grupos de estudio,pero la mayor cantidad de daños de lasuperficie.En cambio, en los grupos donde se alcanzaronlos valores promedio defuerza más altos, sólo hubo fallas entreresina y bracket (fallas cohesivas) sinencontrarse daños en la porcelana.Es importante recordar, que alasperizar la porcelana se pierde elglaseado superficial y que éste es difícilde recuperar, por lo tanto, no sólose debe pensar en lograr una granfuerza de unión entre resina y porcelana,sino también en preservar la indemnidadde la superficie de esta.Además, al perder el glaseado superficialse pierde también la propiedad deresistencia frente a la propagación delos rasgos de fractura de la porcelana(1,6,11) .Es por esto, que en el grupo Asperizado+ Silano, en que se conjugó la pérdidadel glaseado superficial y una menorfuerza de unión de la resina a la porcelana(fuerza similar a la del grupo controlcon p = 1) con fallas de tipoadhesivas, se produjeron mayores dañosen la superficie de la porcelana.En tanto, en los grupos en que la porcelanase asperizó, grabó con ácidofluorhídrico y silanizó, a pesar de haberperdido el glaseado superficial, seobtuvieron mayores promedios de fuerzade unión entre la resina y la porcelana;esto permitió que sólo se produjeranfracturas de tipo cohesivas, disminuyendola posibilidad de daño a laporcelana.Sin embargo, en ambos casos el hechode asperizar la porcelana nos deja ladificultad de una vez terminado el tratamientoy retirados los excesos de resinade la superficie de la porcelana,tener que devolver las característicasiniciales de la superficie glaseada (6-13) .En los grupos en que sólo se grabó conHF por 2 minutos y silanizó, se obtuvieronfuerzas muy similares al grupocontrol (p = 0.2705) y la mayor partede las descementaciones fueron ARInivel 2 (cohesivas) encontrándose algunoscasos de ARI nivel 1, pero conindemnidad de la superficie de la porcelana.Esta indemnidad de superficiese puede deber a que no se asperizó ypor lo tanto se mantuvo el glaseadoinicial de la porcelana.Además, hay que tener en cuenta queel grabado con ácido fluorhídrico dela superficie de la porcelana no dañamayormente las características de dichasuperficie; encontrándose un aspectopost descementado muy similaral inicial.Debido a que no se encontró diferenciasignificativa entre los distintostiempos de grabado ácido (grupos HFpor 2 minutos y por 4 minutos), y debidoa que esta técnica de grabado esalgo riesgosa (4) para los tejidos blandos,se recomienda utilizar el mínimode tiempo de grabado estudiado, estoes 2 minutos.ConclusiónSegún lo encontrado en este estudio,la técnica más adecuada para prepararla superficie de porcelana es grabarcon HF al 9,6% por 2 minutos y luegoaplicar silano.Los valores de resistencia a la tracciónencontrados en este estudio in vitro, noson totalmente aplicables a lo que ocurreen boca, ya que se utilizó una fuer-za de tracción pura, y no fuerzas combinadascomo las que se observan durantela masticación. Es sabido que lasfuerzas de tracción pura producen menordaño a la superficie de la porcelanaque las fuerzas de cizalle y que lascombinadas.Clínicamente se pueden utilizar diferentescombinaciones en técnicas deacondicionamiento y adhesión paraobtener mayor fuerza en el cementadode aditamentos en dientes posteriores,en desmedro de la estética de la porcelanaal descementarlos y en los dientesanteriores se puede utilizar una técnicaque no proporcione tan alta resistencia,pero que al retirar los brackets,preserve indemne la superficie.Referencias Bibliográficas1. Kao EC, Boltz CK. “Direct bonding ofor thodontic brackets to porcelain veneerlaminates”. AJODO 94(6):458-68, 1988.2. Figueroa R, Lannefranque A. “Estudio comparativoin vitro, de la resistencia a la tracción debrackets cementados con vidrio ionómero defotocurado de última generación y resina compuestade fotocurado”. Trabajo de investigación, requisitopara optar al título de especialista enortodoncia y ortopedia dento máxilo facial. Prof.Dra. Doris Cauvi León. Santiago-Chile 1998.3. Andreasen GF, Stieg MA. “Bonding anddebonding brackets to porcelain and gold”. AJODO93(4):341-5, 1988.4. Barbosa VL, Almeida MA et al. “Direct bondingto porcelain”. AJODO 107(2):159-64, 1995.5. Aida M, Hayakawa T et al. “Adhesion ofcomposite to porcelain with various surfaceconditions”. J Prothet Dent 73(5):464-70, 1995.6. Gillis I, Redlich M. “The effect of differentporcelain conditioning techniques on shear bond15

Rev Dent Chile Vol 95 Nº2Silvina Palacios y cols.strength of stainless steel brackets”. AJODO114(4):387-92, 1998.7. Newman GV. “Epoxy adhesives for orthodonticattachments: Progress report”. AJODO 51:901-2,1965.8. Reynolds IR. “A review of direct orthodonticbonding”. Br J Orthod 2: 171-8, 1975.9. Bishara SE, Forrseca JM, Fehr DE, Boyer DB.“Bonding forces applied to ceramic bracketssimulating clinical conditions. Angle Orthod 64:277–82, 1994.10. Banks RG. Conservative posterior ceramicrestoration: A literature review. J Prosthet Dent 63:619-26, 1990.11. Zachrisson Y, Zachrisson B y col. “Surfacepreparation for orthodontic bonding to porcelain”.AJODO 109(4):420-30, 1996.12. Lu R y cols. “An investigation of the compositeresin/porcelain interface” Australian DentalJournal 37(1):12-9, 1992.13. Zachrisson B, Buyukilmaz T. “Resent Advancesin bonding to gold, amalgam, and porcelain”. JCOdec: 661-74, 1993.14. Cochran D, O´Keefe KL et al. “Bond strengthof or thodontic composite cement to treatedporcelain”. AJODO 111(3): 297-300,1997.15. Wolf DM, Powers JM, et al. “Bond strength ofcomposite to porcelain treated with new porcelainrepair agents.” Dent Mater 8: 158 –61, 1992.16. Buzzitta VAJ, Hallgren SE, Powers JM. “Bondstrength of orthodontic direct bonding cement –bracket systems as studied in vitro.” AJODO 81:87–92: 1982.17. Eustaquio R,Garner LD, et al. “Comparativetensile strengths of brackets bonded to porcelainwith orthodontic adhesives and porcelain repairsystems”. AJODO 94: 421–5, 1988.18. Smith GA, Mc Inness P, Ledoux WR et al.“Orthodontic bonding to porcelain:bond strengthand refinishing.” AJODO 92:245-52, 1988.19. Winchester L. “Direct orthodontic bonding toporcelain: an in vitro study.” Br J Orthod 18: 299-308, 1991.20. Kern M, Thompson VP. Sandblasting and silicacoating of a glass – infiltrated alumina ceramic:volume loss, morphology, and changes in thesurface composition. J Prosthet Dent 71: 453–61,1994.21. Artun J, Bergland S. “Clinical trials withcrystal growth conditioning as an alternative toacid – etch pretreatment”. AJODO 85: 333-40,1984.16