Avaliação da resistência ao cisalhamento de diferentes tratamentos na superfície de braquetes cerâmicos

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1 Avaliação da resistência ao cisalhamento de diferentes tratamentos na superfície de braquetes cerâmicos Patrícia Helou Ramos Andrade 1, Rogério Vieira Reges 2, Marcos Augusto Lenza 3 Objetivo: avaliar a resistência à união da interface entre braquete cerâmico e restauração de resina composta, empregando quatro tipos de tratamento na base do braquete. Métodos: foram utilizados 48 discos de resina fotoativada (Filtek Z250) incluídos em corpos de prova, divididos em quatro grupos, com 12 espécimes em cada grupo, de acordo com o tipo de tratamento realizado na base do braquete. Uma vez colados os braquetes, os corpos de prova foram submetidos à tensão de cisalhamento, realizado numa máquina universal de ensaios (MTS: 810 Material Test System) calibrada com velocidade fixa de 0,5mm/min. Os valores obtidos foram registrados e comparados por meio de médias, utilizando-se testes estatísticos adequados (análise de Variância e, posteriormente, teste de Tukey). Resultados e Conclusões: o condicionamento das superfícies dos braquetes cerâmicos com ácido hidrofluorídrico a 10% por 1 minuto, seguido do jateamento com óxido de alumínio com 50um de tamanho, e posterior aplicação do silano e, depois, aplicação de adesivo, foi considerado o melhor método para o preparo de superfícies de braquetes cerâmicos previamente à colagem estética ortodôntica. Palavras-chave: Braquete cerâmico. Compósito. Cisalhamento. 1 Especialista em Ortodontia pela Faculdade Unidas do Norte de Minas/ Funorte. 2 Professor Titular da disciplina de Materiais Dentários e Dentística na UNIP-GO. Mestre e Doutor em Materiais Dentários, FOP-UNICAMP - SP. 3 Professor Titular da disciplina de Ortodontia e Coordenador do Curso de Especialização em Ortodontia na Faculdade de Odontologia da Universidade Federal de Goiás (UFG). Como citar este artigo: Andrade PHR, Reges RV, Lenza MA. Evaluation of shear bond strength of different treatments of ceramic bracket surfaces. Dental Press J Orthod July-Aug;17(4):17-8. Enviado em: 6 de agosto de Revisado e aceito: 26 de janeiro de 2009» Os autores declaram não ter interesses associativos, comerciais, de propriedade ou financeiros que representem conflito de interesse nos produtos e companhias descritos nesse artigo. Endereço para correspondência: Patrícia Helou Ramos Andrade Rua QRSW 4, bloco B8, apto. 303 Sudoeste CEP: Brasília / DF patricia_helou@yahoo.com.br 2012 Dental Press Journal of Orthodontics 17.e1

2 Avaliação da resistência ao cisalhamento de diferentes tratamentos na superfície de braquetes cerâmicos INTRODUÇÃO A Ortodontia Corretiva, no aspecto atual, apresenta-se com uma variedade de materiais e técnicas cujo objetivo é dinamizar o tratamento, buscando funcionalidade e estética. Um dos desafios para o profissional em termos de técnica e materiais está na união de acessórios ortodônticos em dentes com restaurações estéticas, sejam de resina composta ou de cerâmica. Em contrapartida, os pacientes buscam no tratamento ortodôntico uma qualidade que seja associada à estética. Desse modo, a introdução da técnica de união direta com materiais cimentantes adesivos iniciou a tendência ao aparelho ortodôntico mais estético 8. Na metade da década de 80, surgiram os primeiros braquetes estéticos de cerâmica que tornaram-se amplamente disponíveis 8. De acordo com o processo de fabricação, os braquetes de cerâmica podem ter dois tipos de composição: monocristalina e policristalina. Os braquetes cerâmicos policristalinos, ou de alumina policristalina, constituem-se de cristais de óxido de alumínio fusionados a altas temperaturas, o que permite a reprodução de vários braquetes simultaneamente. Eles são os mais comuns pela qualidade de seu material e pela relativa facilidade de produção em comparação com os braquetes de alumina monocristalina 14,28. Os braquetes de cerâmica monocristalina constituem-se em uma massa fundida a alta temperatura (2100ºC), formando um único cristal de óxido de alumínio que resultará na fabricação de um único braquete, tornando a produção mais cara que os policristalinos. Entretanto, essa forma de usinagem apresenta menor incorporação de impurezas, conferindo às peças maior resistência à tensão e menor opacidade, tornando-as especialmente estéticas 14. A constituição principal dos braquetes cerâmicos é o óxido de alumínio (Al 2 O 3 ), conferindo-lhes características como alta dureza, resistência a altas temperaturas e degradabilidade química e friabilidade, apresentando propagação de falhas por imperfeições ou impurezas 14. Os braquetes cerâmicos são superiores aos braquetes estéticos de policarbonato pela maior resistência mecânica, maior estética e por apresentar menor descoloração superficial, contudo podem apresentar desvantagens significativas, tais como resistência friccional aumentada com os arcos metálicos e dificuldade em sua remoção da estrutura dentária 8,14. Atualmente, para compensar as limitações friccionais, alguns tipos de braquetes apresentam canaleta de metal e outros apresentam preparo na superfície da canaleta, propiciando maior lisura de superfície e arredondamento das bordas para facilitar o deslize dos fios 14. Há fatores que podem favorecer a união desse substrato, tais como produção de irregularidades na base do braquete cerâmico por meio do jateamento com partículas de óxido de alumínio de 50μm, que melhoram a retenção mecânica 28, possibilitando a colagem de braquetes ou acessórios sobre esses tipos de materiais, o que pode diminuir ou substituir o uso de bandas sobre próteses e qualquer tipo de restauração 19. Dessa forma, esse trabalho tem o propósito de analisar através de teste de cisalhamento na interface braquete cerâmico/resina, os diferentes tipos de tratamento na base do braquete cerâmico antes de sua colagem. MATERIAL E MÉTODOS Foram confeccionado nesse estudo 48 discos de resina fotoativada com dimensões de 10mm x 5mm (diâmetro x altura), divididos em 4 grupos, com 12 espécimes para cada grupo, seguindo as recomendações do fabricante (Fig. 1). Os procedimentos referentes ao preparo da amostra seguiram o protocolo estabelecido pela International Organization for Standardization (ISO), na especificação TR Os corpos de prova foram incluídos em tubos de metal com 11mm de diâmetro interno por 13mm de altura, de maneira centralizada com resina acrílica ativada quimicamente (RAAQ Jet Set, Clássico) (Fig. 2). Em seguida, os braquetes cerâmicos (Roth slot 022 x 0,18, Tecnident Equipamentos Ortodônticos Ltda. São Carlos/SP) foram fixados à superfície das resinas compostas (Filtek Z250), A B Figura 1 - A) Bisnaga contendo a resina composta Filtek Z250; B) Disco de resina Dental Press Journal of Orthodontics 17.e2

3 Andrade PHR, Reges RV, Lenza MA Figura 2 - Corpo de prova incluído em tubo de metal. Figura 3 - Aplicação de ácido hidrofluorídrico a 10%, seguida de lavagem e secagem. Figura 4 - Jateamento com óxido de alumínio de 50µm na base do braquete. seguindo os tipos de tratamento de união cerâmica e resina, divididos em 4 grupos de amostras: GRUPO I: as superfícies dos braquetes cerâmicos foram condicionadas com ácido hidrofluorídrico (HFL) a 10% (FGM) por um minuto, lavadas por 30 segundos e secadas com jatos de ar livre de óleo (Fig. 3). GRUPO II: as superfícies dos braquetes cerâmicos receberam jateamento com óxido de alumínio de tamanho 50μm, por 10 segundos, com 2 bars de pressão (Fig. 4). GRUPO III: as superfícies dos braquetes cerâmicos foram condicionadas com ácido hidrofluorídrico (HFL) a 10% (FGM) por um minuto, lavadas por 30 segundos e secadas com jatos de ar livre de óleo. Em seguida, foram feitos jateamentos com óxido de alumínio de 50µm por 10 segundos, com 2 bars de pressão (Fig. 5). GRUPO IV: nas superfícies dos braquetes cerâmicos foram feitas profilaxia com escova de Robson e pedra pomes, lavadas por 30 segundos e secadas com jatos de ar livre de óleo (grupo controle) (Fig. 6). Prosseguindo com os tratamentos de superfície nos grupos I, II e III, foi aplicado o agente de silanização (Dentsply) e realizada a secagem com jatos de ar por 15 segundos, seguida pela aplicação de duas camadas de adesivo, removendo o excesso com papel absorvente (Fig. 7) Dental Press Journal of Orthodontics 17.e3

4 Avaliação da resistência ao cisalhamento de diferentes tratamentos na superfície de braquetes cerâmicos Figura 5 - Aplicação de ácido hidrofluorídrico a 10%, seguido de lavagem, secagem e jateamento. Figura 6 - Profilaxia com escova de Robson e pedra pomes. Nas superfícies dos discos de resina compostas foram realizados condicionamentos com ácido fosfórico a 37% por 30 segundos, seguido da lavagem, secagem e aplicação do adesivo (Fig. 8). Após a realização dos diferentes tipos de tratamentos de superfície na base dos braquetes cerâmicos, aplicou-se imediatamente o cimento Transbond XT (3M Unitek) na base dos braquetes que foram posicionados e fixados no centro do bloco de resina com uma pinça de apreensão (Fig. 9). O excesso de resina foi removido com sonda exploradora e fotoativada por 40 segundos, utilizando o aparelho LED Optilight LD III (Gnatus), com intensidade de luz de 470mW/cm². Em seguida, os corpos de prova foram armazenados em água destilada numa estufa, por 24 horas a 37 C. Toda a amostra foi submetida ao ensaio de cisalhamento numa máquina universal de ensaios MTS: 810 Material Test System, com o devido supervisionamento e orientação, no laboratório de ensaios mecânicos do Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade de Brasília, com velocidade de 0,5mm/minuto e célula de carga de 100N (Fig. 10). Em seguida, calculou-se o valor de resistência ao cisalhamento em kgf/ cm², através da fórmula: R = F/A, onde: R = resistência ao cisalhamento (kgf/cm²) F = carga necessária para o rompimento da união braquete/resina (kgf ) A = área da base do braquete (mm²) Os valores da tensão de resistência ao cisalhamento foram transformados para megapascal (MPa). Os valores obtidos em MPa foram levados ao teste estatístico de melhor conveniência conforme resultados encontrados Dental Press Journal of Orthodontics 17.e4

5 Andrade PHR, Reges RV, Lenza MA Figura 7 - Aplicação do agente de silanização, secagem e aplicação de adesivo. Figura 8 - Condicionamento com ácido fosfórico 37%, lavagem e aplicação de adesivo no disco de resina. Figura 9 - Aplicação do cimento Transbond XT e fotoativação com aparelho LED Dental Press Journal of Orthodontics 17.e5

6 Avaliação da resistência ao cisalhamento de diferentes tratamentos na superfície de braquetes cerâmicos Figura 10 - A) Máquina universal de ensaio MTS: 810 Material Test System; B) momentos antes da ruptura da ligação adesiva da interface cerâmica/ resina. A B Tabela 1 - Avaliação da resistência ao cisalhamento de braquetes cerâmicos unidos em diferentes tipos de tratamento para fixação em resina composta. Grupo Média (MPa) Desvio padrão (dp) I 6,91 a* 1,76 II 7,59 a* 0,98 III 8,16 b 0,89 IV 6,08 c 1,72 *Grupos com a mesma letra não diferem estatisticamente. Teste de ANOVA e Tukey. RESULTADOS Para efeito de análise estatística, os resultados dos ensaios mecânicos (testes de cisalhamento) foram submetidos à análise de variância (ANOVA) e teste para comparação de médias (Tukey a 1 % de probabilidade). DISCUSSÃO O sucesso da união entre materiais poliméricos na Ortodontia envolve a combinação de três fatores básicos: o condicionamento mecânico (retenção mecânica) ou químico de uma superfície ou a associação de ambos; a escolha adequada e a correta manipulação dos materiais adesivos e o potencial retentivo dos acessórios ou braquetes a serem utilizados 20,21. O tipo de substrato (esmalte, cerâmica, compósito, amálgama ou ligas metálicas) e as necessidades clínicas (tipo de movimentação a ser empregada) são outros aspectos importantes a serem considerados para determinar os procedimentos necessários, a fim de efetuar-se o condicionamento da superfície aderente e selecionar o tipo de sistema adesivo a ser empregado na técnica de colagem. Desde a introdução do ataque ácido na superfície do esmalte por Buonocore, em 1955, várias áreas da Odontologia têm adotado essa conduta. Na Ortodontia, essa descoberta proporcionou desenvolvimento e a aplicação clínica por meio de colagem de acessórios ortodônticos diretamente sobre a superfície do esmalte, eliminando o uso de bandas. A prática da colagem de braquetes pelo sistema restaurador adesivo é amplamente empregada pelos ortodontistas, o que comprova sua eficácia e aceitação. Muitos aperfeiçoamentos foram desenvolvidos na tentativa de melhorar essa ligação, como a modificação no desenho das bases, sejam com telas 1,5,6, perfuradas 6,26,4 ou com ranhuras 2,7,17 e, mais recentemente, o jateamento das bases dos braquetes 18,23,27, aplicando outros agentes de ligação 3,18, e o tipo de resina utilizada. Apesar de todos os esforços, essa interface adesiva continua sendo crítica em termos de resistência e durabilidade da ligação no ambiente bucal. Um dispositivo acoplado ao equipo (condicionador micromecânico Microetcher) que possibilita o jateamento com óxido de alumínio (25 a 100 mícrons de diâmetro) das superfícies dentárias ou metálicas, foi primeiramente indicado para reparo de restaurações metalocerâmicas e metaloplásticas, pois possibilitava a silanização e ligações da resina composta à liga metálica 16. Posteriormente, seu uso foi estendido ao 2012 Dental Press Journal of Orthodontics 17.e6

7 Andrade PHR, Reges RV, Lenza MA selamento de cicatrículas e fissuras, reparos de restaurações de resina composta ou de cerâmica e, atualmente, para tornar mais retentiva às superfícies de esmalte nas grandes restaurações adesivas 16. Recentemente, o jateamento das bases dos braquetes foi sugerido por alguns autores 23,27 e associado com outros agentes químicos 3. Os resultados desse trabalho mostraram que o jateamento com óxido de alumínio produz aumento considerável na resistência à união entre o material resinoso e cerâmico (7,59MPa), provavelmente pelo aumento das irregularidades superficiais. Uma outra opção para melhorar a união entre materiais resinosos e cerâmicos é a utilização do ácido hidrofluorídrico, que caracteriza uma superfície acidificada, permitindo a formação de grupos hidroxílicos (OH) na superfície, aos quais algumas moléculas de hidrogênio da água se unem após o pré-tratamento com silano, formando na superfície da porcelana radicais O-, que irão se unir ao radical Si+ do silano 13. Os resultados desse trabalho mostraram que a utilização de ácido hidrofluorídrico a 10% na superfície do braquete cerâmico favoreceu o aumento da resistência à união (6,91MPa), pois também promoveu irregularidades, consequentemente, retenções. A diferença entre as retenções mecânicas aplicando o ácido hidrofluorídrico e o jateamento com óxido de alumínio está no grau de profundidade dessas retenções (irregularidades). O tratamento da superfície da cerâmica tem como objetivo modificar sua textura, tornando-a retentiva e quimicamente compatível com a resina. A cerâmica apresenta como principal componente o óxido de silício (SiO 2 ), além de outros óxidos. Para que exista adequada adesão, é importante a interação química entre os componentes constituintes do silano e da cerâmica. Segundo Suh 25, em 1991, a superfície de cerâmica, embora seja abundante em materiais vítreos parcialmente expostos, não possibilita que o silano englobe totalmente essas partículas, mas que reaja com as porções expostas. Os elevados índices de sílica da cerâmica permitem que os agentes de ligações silanos unam-se quimicamente à cerâmica condicionada e à resina composta. Os resultados aqui encontrados demonstraram que todos os tipos de tratamento utilizados estão situados em uma faixa de valores que possibilita sua utilização clínica. Isso pode ser comprovado pelo trabalho de Kidd et al. 11, que encontraram valores suficientemente fortes para suportar as forças exercidas pela arcada sobre os dentes durante o tratamento ortodôntico e pelas forças mínimas de 6 a 8MPa, expressas por Reynolds 22 e Kidd 11. O tratamento de superfície do grupo III (8,16MPa) apresentou melhor resultado de resistência ao cisalhamento em relação ao grupo IV (6,08MPa) e aos demais grupos estudados, relacionando com o tratamento da superfície da cerâmica com o objetivo de modificar sua textura, tornando-a retentiva e quimicamente compatível com a resina. O fator principal que colaborou para o aumento dos valores de resistência à união do grupo III foi a somatização de retenções promovidas pelos diferentes tipos de tratamento de superfície. O correto tempo de aplicação; concentração do agente de tratamento e a técnica apropriada influenciaram diretamente na resistência à união desses materiais. Por outro lado, nenhuma diferença estatística foi observada entre os grupos I (6,91MPa) e II (7,5MPa), devido ao fato da produção de retenções apresentarem profundidades diferentes numericamente, mas similares estatisticamente. CONCLUSÕES De acordo com o método empregado e após a análise e discussão dos resultados obtidos, chegou-se às seguintes conclusões em relação aos tipos de tratamento na base dos braquetes cerâmicos: 1) O condicionamento com o ácido hidrofluorídrico a 10% por 1 minuto, seguido do jateamento com óxido de alumínio, de 50mm, aplicação do silano, seguida da aplicação de adesivo, foi considerado o melhor método para o preparo de superfícies de braquetes cerâmicos previamente à colagem estética ortodôntica por fornecer uma resistência adesiva mais efetiva e adequada quando comparado ao grupo controle. 2) A realização de profilaxia com escova de Robson e pedra pomes, lavadas por 30 segundos e secadas com jatos de ar livre de óleo (grupo controle) na base dos braquetes cerâmicos, apresentou menor resistência adesiva em relação aos demais grupos. 3) Com relação ao tipo de tratamento realizado na base dos braquetes nos grupos I e II, não foi encontrada nenhuma diferença estatisticamente significativa, sendo os valores de 6,91MPa e 7,5MPa, respectivamente Dental Press Journal of Orthodontics 17.e7

8 Avaliação da resistência ao cisalhamento de diferentes tratamentos na superfície de braquetes cerâmicos Referências 1. Alexandre P, Young J, Sandrik JL, Bowman D. Bond strength of three orthodontic adhesives. Am J Orthod Jun;79(6): Beltrami LER, Freitas CA, Martins DR. Bráquetes com sulcos retentivos na base, colados clinicamente e removidos em laboratório por testes de tração, cisalhamento e torção. Ortodontia. 1996;29(2): Bishara SE, Ajlouni R, Laffoon J, Warren J. Effects of modifying the adhesive composition on the bond strength of orthodontic brackets. Angle Orthod Oct;72(5): Burstone CJ. The integumental profile. Am J Orthod Dentofacial Orthop. 1958;44(1): Buzzitta VA, Hallgren SE, Powers JM. Bond strength of orthodontic direct-bonding cement-bracket systems as studied in vitro. Am J Orthod Feb;81(2): Dickinson PT, Powers JM. Evaluation of fourteen direct-bonding orthodontic bases. Am J Orthod Dec;78(6): Ferguson JW, Read MJ, Watts DC. Bond strengths of an integral bracket-base combination: an in vitro study. Eur J Orthod Nov;6(4): Gonzalez MN. Bráquetes cerâmicos [Monografia de Especialização]. Bauru (SP): Associação Paulista de Cirurgiões Dentistas; International Organization for Standardization. Guidance on teting of adhesion to tooth structure: ISO/TC106/SC 1 N236, Resolution CD TR Trieste (IT): Kao EC, Eliades T, Rezvan E, Johnston WM. Torsional bond strength and failure pattern of ceramic brackets bonded to composite resin laminate veneers. Eur J Orthod Dec;17(6): Kydd WL, Akamine JS, Mendel RA, Kraus BS. Thogue and lip forces during deglution with an without an anterior open bite. J Dent Res May- Jun;42: Lai PY, Woods MG, Tyas MJ. Bond strengths of orthodontic brackets to restorative resin composite surfaces. Aust Orthod J Apr;15(4): Lu R, Harcourt JK, Tyas MJ, Alexander B. An investigation of the composite resin/ porcelain interface. Aust Dent J Feb;37(1): Maltagliati LA, Feres R, Figueiredo MA, Siqueira DF. Bráquetes estéticos - considerações clínicas. Rev Dent Press Ortodon Ortop Facial. 2006;5(3): Mondelli AL. Estudo comparativo da resistência adesiva da interface resina/ bráquete, sob esforços de cisalhamento, empregando três resinas compostas e três tipos de tratamento na base do bráquete [Dissertação]. Bauru (SP): Universidade de São Paulo, Faculdade de Odontologia; Mondelli AL, Freitas MR. Estudo comparativo da resistência adesiva da interface resina/braquete, sob esforços de cisalhamento, empregando três resinas compostas e três tipos de tratamento na base do braquete. Rev Dent Press Ortodon Ortop Facial. 2007;12(3): Murray JJ, Bennett TG. Atlas colorido sobre técnica do ataque ácido. São Paulo: Manole; Newman GV, Sun BC, Ozsoylu SA, Newman RA. Update on bonding bracketes: an in vitro survey. J Clin Orthod Jul;28(7): Pinto AS, Pinto LAMS, Cilense M, Melo ACM, Terra AMV. A reciclagem de bráquetes na clínica ortodôntica. Ortodontia. 1996;.29(2): Profitt WR, Fields HW. Ortodontia comtemporânea. 2a ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan; Cap. 12, p Reynolds IR, Von Franhofer JA. A review of direct orthodontic bonding Br J Orthod. 1975;2(3): Reynolds IR, von Fraunhofer JA. Direct bonding of orthodontic attachmentes to teeth: the relation of adhesive bond strength to gauze mesh size. Br J Orthod Apr;3(2): Sant Anna EF, Monnerat ME, Chevitarese O, Stuani MB. Bonding brackets to protcelain - in vitro study. Braz Dent J. 2002;13(3): Santos PCF, Santos JFF, Vigorito JW, Miranda Júnior WG, Gomes, W. Avaliação da capacidade de retenção de bráquetes cerâmicos e metálicos colados em ambiente úmido. Ortodontia. 2000;33(1): Suh BI. All-Bond-Fourth generation dentin bonding system. J Esthet Dent Jul- Aug;3(4): Thanos CE, Munholland T, Caputo AA. Adhesion of mesh-base direct-bonding brackets. Am J Orthod Apr;75(4): Velasquez NZ. Estudo comparativo das uniões bráquete-resina-esmalte; bráqueteresina-cobre-alumínio; bráquete-resina-níquel-cromo; bráquete-resina-porcelana. Mediante testes de cisalhamento utilizando as resinas Enforce e Concise [Dissertação]. Bauru (SP): Universidade de São Paulo, Faculdade de Odontologia; Wang WN, Meng CL, Tarng TH. Bond strength: a comparison between chemical coated and mechanical interlock bases of ceramic and metal brackets. Am J Orthod Dentofacial Orthop Apr;111(4): Dental Press Journal of Orthodontics 17.e8