ANÁLISE MICROSCÓPICA E DA RUGOSIDADE DE SUPERFÍCIE DE FIOS ORTODÔNTICOS ESTÉTICOS, ANTES E APÓS DEFLEXÃO

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1 UNIVERSIDADE METODISTA DE SÃO PAULO FACULDADE DA SAÚDE CURSO DE ODONTOLOGIA ORTODONTIA ADRIANA CORREIA PEDRO ANÁLISE MICROSCÓPICA E DA RUGOSIDADE DE SUPERFÍCIE DE FIOS ORTODÔNTICOS ESTÉTICOS, ANTES E APÓS DEFLEXÃO SÃO BERNARDO DO CAMPO 2011

2 ADRIANA CORREIA PEDRO ANÁLISE MICROSCÓPICA E DA RUGOSIDADE DE SUPERFÍCIE DE FIOS ORTODÔNTICOS ESTÉTICOS, ANTES E APÓS DEFLEXÃO Dissertação apresentada à Faculdade da Saúde da Universidade Metodista de São Paulo, como parte dos requisitos para a obtenção do título de Mestre pelo Programa de Pós-Graduação em Odontologia, área de concentração em Ortodontia. Orientadora: Prof a. Dra. Cláudia Toyama Hino SÃO BERNARDO DO CAMPO 2011

3 Dedico este trabalho a todos aqueles que contribuíram para a sua realização, especialmente aos primeiros professores que tive: meus pais.

4 AGRADECIMENTOS Em primeiro lugar, a Deus e aos meus pais, que tanto torceram e contribuíram para minha formação. Minha mãe, que sempre acreditou e se orgulhou das pequenas vitórias, e meu pai, que de onde estiver, sei que aplaude esta conquista. Sei que muitas vezes se realizaram com meus sonhos e este trabalho, mais do que meu, é deles. Ao meu marido, Edson, que apoiou, compreendeu minhas ausências e me incentivou durante todo o tempo. Às minhas irmãs, Andrea e Ana Paula, por seu carinho, apoio, motivação. E aos meus irmãos, Eduardo e Márcio, e meus pequenos Vinícius e Pedro. Sei que esta conquista realiza a vocês também. À minha orientadora, Profa. Dra Cláudia Toyama Hino, pelos ensinamentos, paciência, apoio e amizade. Aos professores Dr. Luiz Renato Paranhos, Dra. Renata Cristina Faria Ribeiro de Castro, Dra. Fernanda Angelieri e Dr. Fernando César Torres, pelo muito que acrescentaram em conteúdo, amizade e em minha formação pessoal e profissional. Ao Prof. Dr. Marco Antonio Scanavini, por estar sempre ao lado, em todos os momentos. Aos colegas e, mais que isso, amigos Antonio Carlos Sakuno, Armando Koichiro Kaieda, Artur Cunha Vasconcelos, Carolina Souto Lima, Cleimar Carlos Bach, Heleny Gomes Correa, Jin Hyun Kim, Kelly Regina Thomé Portugal Rodrigues, Luciano Kazuo Murakami, Luís Henrique Rodrigues Lages, Miller Zaroni Santoro, Roberto Pinto de Almeida Filho, Tiago Monteiro Brando e Vitor Wanderlei Cordeiro, por termos sido, o tempo todo, uma equipe. Aos funcionários Ana Paschoalin, Noeme Timbó, e também Mari, Celinha, Ed. O apoio de vocês foi fundamental. À empresa Taylor Hobson e seus funcionários, especialmente ao amigo, engenheiro Marcello Bulhões Montagnani, por tantos ensinamentos, amizade, disponibilidade e desprendimento. Sem sua ajuda, este trabalho não seria possível. À empresa Morelli, por todo o apoio, em todos os momentos, especialmente aos amigos Wilson de Paula, Emanuel, Márcia, Eng. Alexandre, Sr. Oraci, dentre tantos outros. A todos os meus amigos e familiares que, de alguma forma, contribuíram para que este trabalho fosse concretizado. Obrigada pelo carinho, amizade, apoio, compreensão, torcida. Obrigada por acreditarem.

5 A viagem não acaba nunca. Só os viajantes acabam. E mesmo estes podem prolongar-se em memória, em lembrança, em narrativa. Quando o visitante sentou na areia da praia e disse: Não há mais o que ver, sabia que não era assim. O fim de uma viagem é apenas o começo de outra. É preciso ver o que não foi visto, ver outra vez o que se viu já, ver na primavera o que se vira no verão, ver de dia o que se viu de noite, com o sol onde primeiramente a chuva caía, ver a seara verde, o fruto maduro, a pedra que mudou de lugar, a sombra que aqui não estava. É preciso voltar aos passos que foram dados, para repetir e para traçar caminhos novos ao lado deles. É preciso recomeçar a viagem. Sempre. José Saramago

6 RESUMO O objetivo deste estudo foi avaliar a topografia de superfície dos fios estéticos, antes e após teste de deflexão. A amostra foi composta por 70 corpos de prova de fios 0,014 redondos, sendo 10 de cada uma das marcas comerciais avaliadas: Orthocosmetic Elastinol (Masel), Flexy Super Elastic Esthetic (Orthometric), InVu (TP Orthodontics) e ProForm Nitanium (Ortho Organizers) fios de NiTi revestidos por Teflon ; Optis (TP Orthodontics) fio de resina reforçado por fibra de vidro ou FRP; Niticosmetic (Tecnident) fio de NiTi revestido por resina epoxídica; e Nitinol SE (3M Unitek) fio de NiTi superelástico, usado para controle. A topografia de superfície de cada fio foi avaliada por rugosímetro e por microscópio óptico, antes e após ser submetido a ensaio de deflexão, no lado em que a força foi aplicada e no lado oposto a este. Cada fio foi defletido em 3,1mm, a uma velocidade de 1mm/min, com célula de carga de 5N a 36⁰C + 1⁰C. A análise de variância a três critérios (p<0,05) mostrou diferença significante entre os fios e o teste de Tukey mostrou que o fio Optis (TP Orthodontics) apresentou aumento nos parâmetros de rugosidade Ra, Rt e Rz, após a deflexão. O fio Niticosmetic (Tecnident) apresentou aumento na rugosidade média (Ra). O fio InVu (TP Orthodontics) foi o único que mostrou aumento na rugosidade no lado em que a força foi aplicada. A análise visual por meio de microscopia óptica revelou alterações na superfície em todos os fios estéticos após o teste de deflexão, desde delaminações do revestimento, observadas nos fios Orthocosmetic Elastinol e InVu, riscos permanentes na superfície, como visto nos fios Flexy Super Elastic Esthetic, Niticosmetic e ProForm Nitanium, e até mesmo fratura incompleta, no fio Optis. Concluiu-se que o fio Niticosmetic apresentou topografia de superfície similar ao fio metálico, e os demais fios estéticos apresentaram maior rugosidade e alterações visuais na superfície. Palavras-chave: Fios ortodônticos; Estética; Topografia de Superfície.

7 ABSTRACT The aim of this study was evaluate surface topography of esthetic orthodontic wires, before and after three-point bending test. The sample consisted of 70 lenghts of wires 0,014 round section, 10 of which commercial brand assessed: Orthocosmetic Elastinol (Masel), Flexy Super Elastic Esthetic (Orthometric), InVu (TP Orthodontics) and ProForm Nitanium (Ortho Organizers) Teflon coated NiTi wires; Optis (TP Orthodontics) a fiber-reinforced plastic orthodontic wire named FRP; Niticosmetic (Tecnident) epoxy resin-coated NiTi wire; and Nitinol SE (3M Unitek) uncoated NiTi wire, used as control group. Surface topography of each wire was measured with a contact stylus perfilometer and with optical microscope, before and after being submitted to deflection, on side force was applied and on the opposite side. Each wire was 3,1mm deflected, at a speed of 1mm/min, with a 5N load cell, at 36⁰C + 1⁰C. Three criteria variance analysis (p<0,05) showed significant difference between assessed wires and Tukey s test showed Optis wire (TP Orthodontics) had increased parameters Ra, Rt and Rz mean values, after deflection. Niticosmetic (Tecnident) wire had increased average roughness (Ra) values. InVu (TP Orthodontics) was the only wire that showed greater values of roughness, on the side force was applied. Visual analysis with optical microscopy revealed surface alterations in all esthetic wires evaluated, after three-point bending test, since coating delamination, observed in Orthocosmetic Elastinol and InVu wires, permanent risks on surface, as seen in Flexy Super Elastic Esthetic, Niticosmetic and ProForm Nitanium, and even incomplete fracture, as in Optis wire. This study concluded that Niticosmetic wire showed similar surface topography to uncoated NiTi wire, and the other esthetic wires assessed had greater roughness and visual surface alterations. Keywords: Orthodontic wires; Esthetic; Surface topography.

8 LISTA DE FIGURAS Figura 1 Quadro de fios ortodônticos utilizados na amostra...37 Figura 2 Fotografia do espécime de fio, A- lado α, lado em que a força foi aplicada, com a extremidade pintada e B- lado β,oposto ao lado da aplicação da força...38 Figura 3 Template metálico para posicionamento do fio...40 Figura 4 Fio posicionado e amarrado aos braquetes do template...41 Figura 5 Microscópio óptico...41 Figura 6 Placa de acrílico com pinos para posicionar o template...42 Figura 7 Fotografia da superfície do fio no microscópio óptico (ampliação de 100x).43 Figura 8 Rugosímetro...44 Figura 9 Fio posicionado nos braquetes, obedecendo às marcações feitas no bloco metálico...45 Figura 10 Apalpador do rugosímetro percorrendo a superfície do fio...46 Figura 11 Leitura da topografia pelo rugosímetro e geração do gráfico...46 Figura 12 Gráfico da análise de topografia de superfície...47 Figura 13 Template adaptado à máquina de ensaios...48 Figura 14 Máquina Universal de Ensaios...49 Figura 15 Teste de curvatura de 3 pontos...49 Figura 16 Fotografia de microscopia óptica, lado α, antes e depois da deflexão, fio Orthocosmetic Elastinol (Masel)...63

9 Figura 17 Fotografia de microscopia óptica, lado α, antes e depois da deflexão, fio Optis (TP Orthodontics)...64 Figura 18 Fotografia de microscopia óptica, lado β, antes e depois da deflexão, fio Optis (TP Orthodontics)...64 Figura 19 Fotografia de microscopia óptica, lado α, antes e depois da deflexão, fio Flexy Super Elastic Esthetic (Orthometric)...65 Figura 20 Fotografia de microscopia óptica, lado α, antes e depois da deflexão, fio InVu (TP Orthodontics)...66 Figura 21 Fotografia de microscopia óptica, lado β, antes e depois da deflexão, fio InVu (TP Orthodontics)...66 Figura 22 Fotografia de microscopia óptica, lado α, antes e depois da deflexão, fio ProForm Nitanium (Ortho Organizers)...67 Figura 23 Fotografia de microscopia óptica, lado α, antes e depois da deflexão, fio Nitinol Super Elastic (3M Unitek)...68 Figura 24 Fotografia de microscopia óptica, lado α, antes e depois da deflexão, fio Niticosmetic (Tecnident)...69 Figura 25 Gráfico com a média dos valores de Ra, para as marcas, lados e momentos...77 Figura 26 Gráfico com a média dos valores de Rt, para as marcas, lados e momentos...79 Figura 27 Gráfico com a média dos valores de Rz, para as marcas, lados e momentos...80

10 LISTA DE TABELAS Tabela 1 Análise de variância a 3 critérios para comparação entre marcas, lados e momentos, para o parâmetro Ra...53 Tabela 2 Média e desvio padrão para as marcas, lados e momentos, do parâmetro Ra...55 Tabela 3 Análise de variância a 3 critérios para comparação entre marcas, lados e momentos, para o parâmetro Rt...56 Tabela 4 Média e desvio padrão para as marcas, lados e momentos, do parâmetro Rt...58 Tabela 5 Análise de variância a 3 critérios para comparação entre marcas, lados e momentos, para o parâmetro Rz...59 Tabela 6 Média e desvio padrão para as marcas, lados e momentos, do parâmetro Rz...61

11 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO REVISÃO DA LITERATURA ESTÉTICA FIOS ESTÉTICOS RUGOSIDADE DE SUPERFÍCIE PROPOSIÇÃO MATERIAL e MÉTODOS AMOSTRA Confecção da Amostra AVALIAÇÃO DA TOPOGRAFIA DE SUPERFÍCIE Avaliação Com Microscopia Óptica Avaliação da Rugosidade Teste de Deflexão ANÁLISE ESTATÍSTICA RESULTADOS AVALIAÇÃO COM O RUGOSÍMETRO AVALIAÇÃO MICROSCÓPICA DA SUPERFÍCIE DISCUSSÃO METODOLOGIA COMPARAÇÃO ENTRE AS MARCAS COMPARAÇÃO ENTRE OS MOMENTOS COMPARAÇÃO ENTRE OS LADOS CONSIDERAÇÕES FINAIS CONCLUSÃO REFERÊNCIAS... 85

12 INTRODUÇÃO

13 Introdução 12 1 INTRODUÇÃO A estética exerce papel fundamental na decisão do paciente pelo tratamento ortodôntico, mesmo em casos de evidente necessidade funcional 12. Com isso, muitas vezes a primeira preocupação do paciente ao procurar pelo tratamento está relacionada à aparência do acessório ortodôntico em si e ao impacto estético que este pode causar em sua qualidade de vida 1,45. O aumento no número de pacientes adultos que buscam a ortodontia cria uma demanda cada vez maior por artefatos estéticos. Braquetes de policarbonato e cerâmicos foram recebidos com grande entusiasmo, pois trouxeram um enorme benefício na estética e apresentaram grande aceitação por parte dos pacientes e da população em geral, como substituição aos braquetes metálicos 19,20,21,38. Atualmente, métodos de fabricação têm sido desenvolvidos para melhorar também a qualidade estética dos fios ortodônticos. Um dos métodos consiste em recobrir a superfície do fio metálico com Teflon (politetrafluoretileno) ou com resina epóxi de cor similar ao dos dentes. Outro método consiste em fabricar um fio transparente contendo uma estrutura de plástico reforçado por fibras de vidro (FRP) 20. Sabe-se que os fios utilizados em ortodontia devem suportar estresses mecânicos, térmicos e químicos, por estarem expostos ao ambiente da cavidade oral. O acabamento da superfície dos fios e sua topografia são de suma importância, já que determinam a área de contato dos fios com os tecidos e também com outros artefatos. A rugosidade superficial de um fio ortodôntico pode afetar tanto sua estética, quanto sua performance na movimentação dentária, principalmente porque os defeitos na superfície interferem no atrito, e consequentemente, podem influenciar desfavoravelmente na mecânica de deslize 3,7. Além disso, os defeitos na superfície dos fios podem ser fatores desencadeadores de corrosão 15,16,17,26,31,35,36,42, de acúmulo de placa bacteriana 9,32,35 e possivelmente do aumento na liberação de íons indesejáveis na cavidade oral 25,36,40. Alterações na superfície dos fios estéticos também podem prejudicar sua aparência, podendo desta forma, provocar um impacto visual negativo, além de diminuir sua aceitação pelos pacientes e profissionais 8,18,23,35.

14 Introdução 13 Vários trabalhos foram realizados para avaliar a topografia da superfície de fios ortodônticos metálicos 3,15,16,17,23,26,27,28,30,32,34,40,42,43,44, porém há poucos estudos avaliando a rugosidade da superfície de fios estéticos 7,18,19,20,35,46 e em apenas um estudo 8 a superfície topográfica do fio foi avaliada após o uso clínico, porém neste estudo foi avaliada apenas uma marca de fio estético, comparando-a a um fio metálico. Devido à importância do acabamento da superfície dos fios para sua estética e desempenho clínico, já que defeitos na superfície poderiam comprometer suas propriedades estéticas e mecânicas, este trabalho se propõe a avaliar a rugosidade da superfície dos fios estéticos, metálicos recobertos com teflon ou resina epóxi, e os fios estéticos compostos por fibras, após serem submetidos a uma simulação clínica de aplicação de força.

15 REVISÃO DA LITERATURA

16 Revisão da Literatura 15 2 REVISÃO DA LITERATURA Com o intuito de apresentar de forma didática e facilitar a análise dos temas individualmente, esta revisão foi dividida cronologicamente nos seguintes tópicos: 2.1 Estética 2.2 Fios estéticos 2.3 Rugosidade de superfície 2.1 ESTÉTICA Com o avanço de técnicas e estudos de novos materiais, a busca por acessórios com preocupação estética tem sido feita de forma ampla. HERSHEY 14 identifica a Ortodontia como sendo uma das especialidades odontológicas mais relacionadas à estética. No entanto, a preocupação do paciente com estética não se resume à correção da má oclusão, mas também com a aparência da aparelhagem em si. Devido a essa demanda, começaram a ser produzidos no mercado, já no final da década de 1970, braquetes estéticos fabricados com cerâmica ou policarbonato. Estes acessórios produzidos inicialmente apresentavam deficiências referentes às propriedades mecânicas, à pigmentação no decorrer do tratamento, além de descolarem facilmente. À medida em que os estudos de materiais avançaram, modificações foram sendo feitas a fim de minimizar tais deficiências, trazendo os braquetes estéticos a uma posição muito mais importante na Ortodontia 14. Procurando estabelecer uma hierarquia de artefatos mais bem aceitos pelos pacientes, bem como avaliar atribuição de valores monetários por parte dos pacientes para tratamentos específicos, ROSVALL et al 38 perguntaram a leigos quanto pagariam para obter os benefícios de certo tratamento ou para evitar os aspectos negativos de determinada doença ou problema. Foi constatada uma aceitação de mais de 90% por parte dos pacientes adultos, ao avaliar aparatologia estética (transparente, branca ou de cor semelhante à dentária), sendo que a este tipo de acessório foi atribuído maior valor monetário.

17 Revisão da Literatura 16 BERTO et al. 1, avaliaram os efeitos dos acessórios ortodônticos na avaliação estética de um sorriso de acordo com as percepções de ortodontistas e pessoas leigas. Para isso, foram tiradas fotografias padronizadas em vista oblíqua de uma mulher jovem com sorriso natural. As fotos foram editadas utilizando software de manipulação de imagens digitais a fim de produzir 10 combinações diferentes, de sorrisos com e sem acessórios ortodônticos, com braquetes metálicos ou estéticos, ligaduras elásticas de diferentes cores e presença ou ausência dos primeiros pré-molares superiores. Dois grupos de 50 observadores cada, um de leigos e um de ortodontistas, avaliaram as imagens e atribuíram valores estéticos aos sorrisos, de acordo com uma escala visual análoga. A presença de acessórios ortodônticos e braquetes metálicos não teve efeito negativo na avaliação estética do sorriso pelos grupos. Artefatos com braquetes estéticos foram significantemente menos agradáveis para os leigos, embora para os ortodontistas eles não tivessem afetado a avaliação estética do sorriso. O tipo de braquete utilizado com a aparelhagem ortodôntica produziu diferentes percepções estéticas em leigos e em ortodontistas. Em seu estudo, GAZIT-RAPPAPORT; HAISRAELI-SHALISH E GAZIT. 12 avaliaram o impacto psicossocial, a curto prazo, de melhorias estéticas dentárias em indivíduos adultos. Sessenta e nove pacientes (61 mulheres e 8 homens, com idades entre anos) solicitando a melhoria estética dentária foram prospectivamente e aleatoriamente recrutados para o estudo. Uma entrevista geral incluía a motivação do paciente e as expectativas do tratamento. A duração do seu tratamento foi de 6-14 meses, e os objetivos principais foram o alinhamento dos dentes, redução do apinhamento ou o fechamento de espaços. Após a remoção dos aparelhos, eles completaram um questionário idêntico. Cada paciente serviu como controle de si mesmo. A avaliação do impacto da melhoria estética foi baseada nas respostas às mesmas perguntas relativas à percepção dos pacientes quanto à estética dental, antes e após o tratamento, sua auto-estima e mudanças em seu comportamento social resultantes do tratamento. Uma melhoria estatisticamente significante (P <0,001) foi encontrada para todos os quatro fatores: auto-confiança dental, o impacto social, o

18 Revisão da Literatura 17 impacto psicológico e a preocupação estética. O grau de significância não foi relacionado à idade, estado civil, escolaridade ou sexo. estudos: Referente ao ensaio de três pontos, este estudo baseou-se nos seguintes MIURA et. al. 33, em 1986, apresentaram um novo fio de níquel-titânio japonês, desenvolvido pela Companhia Elétrica de Furukawa, do Japão. Esse fio foi submetido ao teste de curvatura em três pontos, especialmente desenvolvido para determinar a rigidez e avaliar a recuperação elástica, efeito memória e superelasticidade do fio. Este teste foi utilizado pelo fato de simular a pressão dos fios aos dentes na cavidade bucal, pois enfatizaram e advertiram que o método standart aprovado pela ADA não comprovava a propriedade de superelasticidade. Nos resultados, observaram que os fios Nitinol produziam forças mais leves em menor quantidade de deformação permanente em comparação com dos fios de aço inoxidável. Entretanto, a carga e a deflexão eram proporcionais no fio Nitinol, o que demonstra a ausência da propriedade de superelasticidade no mesmo. Por outro lado, o fio NiTi japonês apresentava quase a mesma carga até mesmo quando a deflexão diminuía, o que é chamado de superelasticidade, propriedade que proporciona um movimento dentário fisiológico compatível, pois o fio produzia forças continuas aos dentes por um longo período da curva de descarregamento do fio. SANTORO, NICOLAY E CANGIALOSI 39, em 2001, procuraram estudar a quantidade de força emitida pelos fios de níquel-titânio para as estruturas dentoalveolares na fase de desativação. O valor de rigidez das ligas não forneceu imediatamente a informação útil sobre a quantidade de força realmente liberada para as estruturas dentoalveolares. Essa força de desativação também pode ser influenciada por outros fatores, como a composição de liga, secção transversal, e o número de fios dos cabos utilizados nos experimentos. O tipo de aplicação de carga nos ensaios deve reproduzir de forma o mais próxima possível as situações clínicas. Consideram que o modelo de curvatura de três pontos é o que melhor método laboratorial apresentado para esta condição. Para avaliar a superelasticidade do fio,

19 Revisão da Literatura 18 deve ocorrer no mínimo uma deflexão de 2 mm para formar SIM (falta de formação de martensita induzida por estresse) em fios austeníticos. Uma deflexão menor que 2mm se traduzirá em liberação de maior força devido à fase austenítica mais rígida. 2.2 FIOS ESTÉTICOS Pesquisas sobre fios estéticos não existem em grande quantidade, sendo que diversos materiais ainda se encontram em fase de estudo ou início de aplicação clínica. GOLDSTEIN; BURNS e YURFEST 13 observaram existir um aumento do percentual de pacientes adultos que procuram tratamento ortodôntico, o que gera um aumento na demanda por acessórios estéticos. Os autores consideram de fundamental importância compreender e valorizar o impacto positivo criado pelos acessórios estéticos no tratamento ortodôntico do paciente adulto. Devido a isso, as indústrias avançaram no desenvolvimento de acessórios ortodônticos estéticos. Além dos braquetes estéticos, dois tipos de fios ortodônticos estéticos estão sendo produzidos: os fios FRP, manufaturados à base de material compósito translúcido, constituído por uma matriz de polímero metilmetacrilato (PMMA) e fibras de vidro para reforço, e os fios metálicos, particularmente os de níquel-titânio, que apresentam recobrimento de superfície a base de resina epoxídica ou de Teflon (politetrafluoretileno). Porém, relatam que ainda existiam poucos estudos a respeito das propriedades mecânicas e das características da manutenção da estética desses fios. JANCAR; DIBENEDETTO e GOLDBERG 22, avaliaram o efeito da deterioração na interface matriz-fibra, causada pela umidade, nas propriedades de flexão (módulo de elasticidade, força e tensão máxima) de fios reforçados por fibras de vidro termoplásticas (policarbonato e polietilenoglicol) e fio nylon 12. Estes fios equivalem aos fios de de NiTi revestidos. As amostras foram avaliadas em teste de curvatura de três pontos. Dois conjuntos de amostras foram testados, sendo um sem alteração e o outro conjunto avaliado após exposição à água a 85 C por 100 horas. Além disso, fios ortodônticos de 0,5mm x 0,5mm foram testados após imersão em água

20 Revisão da Literatura 19 a 37 C em flexão de 20 e 40, durante 60 dias. Sua rigidez foi determinada após diferentes tempos de imersão em água, utilizando um aparelho que simula as condições clínicas. Os resultados sugerem que, no intervalo estudado, o efeito de deformação de cisalhamento na deformação total é desprezível nas condições experimentais utilizadas. A resistência do policarbonato à absorção de umidade foi superior ao do polietilenoglicol e nylon 12, o que representa o seu melhor desempenho à imersão na água. Assim, estes autores acreditam que na maioria dos casos a tensão máxima admissível de flexão é limitada a 2%, o que limita a utilização do fio reforçado por fibra na prática clínica para a fase do tratamento onde seriam necessárias grandes deflexões. Basicamente dois tipos de fios ortodônticos estéticos são produzidos: fios de compósito translúcido composto de matriz de polímero, reforçado por fibra de vidro (denominado FRP fiber re-inforced plastic); e fios metálicos (mais comumente os de ligas. de níquel-titânio) com tratamento ou recobrimento estético (basicamente, resina epoxídica ou politetrafluoretileno Teflon ), conforme relatado por vários autores 20,19, 47,18,35. IMAI et al. 20 utilizaram um fio de FRP de 0.5mm de diâmetro com múltiplas fibras de um complexo de polímeros confeccionados a 250 C para a obtenção de um fio ortodôntico estético transparente. Fibras de vidro CaO-P 2 O 5 -SiO 2 Al 2 O 3 (CPSA) biocompatíveis de 8-20µm de diâmetro de matrix PMMA foram orientadas originalmente no sentido transversal. As propiedades mecânicas dos fios foram analisadas por teste de curvatura de três pontos. A fração de volume da fibra de vidro foi alterada de 29 60%. O teste foi realizado com uma deflexão de 2mm em comprimento de fio de 14mm, a uma velocidade de 1mm/min. O módulo de Young, a carga de deflexão, a curva de descarregamento e o grau de recuperação elástica foram analisados para as curvas de histerese obtidas respectivamente. A carga de flexão foi de cerca de 1,4 N para a fração de fibras de 30% e 2,3 N para 50%. O fio FRP mostrou força suficiente e uma recuperação muito boa após a deformação elástica. O módulo de Young e a carga de flexão e deflexão para 1mm foram quase que independentes do diâmetro da fibra e aumentaram linearmente com a fração da fibra. Todas as curvas

21 Revisão da Literatura 20 mostraram uma boa recuperação elástica, sendo possível controlar o nível de força precisamente, alterando a fração de fibra para o mesmo diâmetro externo do arco de FRP. Este fio poderia apresentar um intervalo de força de trabalho correspondente ao dos fios metálicos convencionais de Ni-Ti utilizados na fase inicial do tratamento ortodôntico, assim como Co-Cr utilizados na fase final, alterando a relação do volume das fibras de vidro com o diâmetro externo. A aparência estética externa foi considerada excelente. Desta forma e de acordo com este estudo, o novo fio de FRP poderia satisfazer tanto as propriedades mecânicas quanto estéticas de forma suficiente, o que não seria possível para os fios metálicos convencionais. IMAI et al. 19 avaliaram os efeitos da imersão em água nas propriedades mecânicas de fios ortodônticos de resina reforçados por fibra. Em sua amostra, utilizaram 16 espécimes de fio FRP com 0.5mm de diâmetro, observando-os antes dos ensaios, em microscopia óptica e eletrônica. Os testes foram realizados em ambiente seco a uma temperatura de 23⁰C e com umidade de 50%. Os testes em ambiente úmido foram realizados aos 10, 20 e 30 dias de imersão dos fios em água pura a 37⁰C. Para avaliar as propriedades mecânicas, 5 fios foram submetidos a teste de deflexão de 3 pontos em 2mm, com comprimento de 14mm e velocidade de 1mm/min, em máquina universal de testes, obtendo-se as curvas de carga e deflexão. O estudo comparou as diferenças entre ambiente seco e úmido, para módulo elástico e curva de deflexão. Testes de relaxamento de tensão também foram realizados, onde os fios eram mantidos a uma deflexão de 1mm também sob ambiente seco e úmido. Os valores de carga de flexão foram medidos após um período de 180 minutos. Os diâmetros dos fios também foram medidos com paquímetro, antes e após 20 dias da imersão em água, para determinar um possível aumento de volume. Os resultados deste estudo concluíram que o módulo elástico e a carga de deflexão do fio de fibra tiveram leve redução após imersão e uma diminuição pontual apareceu nas curvas de carga-deflexão no intervalo de 1.6 a 2.0mm. O relaxamento da tensão ocorreu rapidamente nos primeiros 15 minutos sob ambos os ambientes, mas reduziu lentamente logo após. O aumento de volume do FRP hidratado teve pouco efeito no diâmetro do fio.

22 Revisão da Literatura 21 Em outro estudo de IMAI et al. 21, os autores investigaram a temperaturadependência das propriedades mecânicas desse novo fio ortodôntico estético com estrutura de resina reforçada por fibra (FRP). O fio FRP, fabricado por um processo de aquecimento, tem 0,5mm de diâmetro e tem uma estrutura de múltiplas fibras compostas por fibra de vidro biocompatível CaO-P2O5-SiO2-Al2O3 com 20 mícrons de diâmetro e uma matriz de polimetilmetacrilato. A carga flexural a uma deflexão de 1mm e o módulo de Young a 24⁰, 37⁰ e 50⁰C sob condições de umidade mostraram dependência quanto à fração de fibra, similar àquele em situação sem umidade para uma fração de fibra de 40-51%. A carga flexural e o módulo de Young tenderam a diminuir levemente com o aumento da temperatura. Esta tendência foi maior para casos de menor fração de fibras. No entanto, a diferença na carga flexural para uma diferença de temperatura entre 24⁰ e 50⁰C foi no máximo 10gF. Isso é insignificante e uma força ortodôntica constante em relação às mudanças de temperatura seria vantajosa do ponto de vista clínico. Os fios estéticos recobertos por Teflon (politetrafluoretileno) adquirem uma coloração semelhante ao dente, aplicada por um processo atômico que forma uma camada sobre o fio que apresenta espessura média de 20-25μm. Um processo de aquecimento em uma câmara fecha essa camada, que adquire uma superfície dotada de excelentes propriedades de deslizamento e boa aderência de substrato 18. Já os fios que apresentam cobertura de resina epoxídica sofrem um processo de revestimento através de deposição por incrustação dessa resina na base do fio, de espessura aproximada de 0,002, que proporciona uma forte adesão entre a cobertura e o fio interno 7.

23 Revisão da Literatura RUGOSIDADE DE SUPERFÍCIE Em estudo de BOURAUEL et al. 3, foi constatado que a rugosidade de superfície dos fios ortodônticos é um fator essencial para determinar a efetividade do movimento dentário guiado por esses fios. Usando técnicas não-destrutivas de microscopia atômica e a laser, mensuraram a rugosidade de superfície de onze fios ortodônticos de níquel-titânio, um de aço inoxidável e um de beta titânio. Os resultados foram comparados com os obtidos usando perfilômetro de superfície. O fio menos rugoso, de aço inoxidável, teve uma rugosidade óptica de 0.10 mícrons, comparado com 0.09 mícrons observados com microscopia e 0.06 mícrons com perfilômetro. A rugosidade de superfície do fio de beta titânio medida pelos três métodos foi aproximadamente de 0.21 mícrons, enquanto que nos fios de níquel-titânio variou de 0.10 a 1.30 mícrons. ZUFALL; KENNEDY e KUSY 46, avaliaram as características de atrito de protótipos de arcos revestidos. Em ambiente seco, a resistência ao deslizamento de fios com três diferentes frações de volume de fibras de reforço foi analisada, em testes com braquetes de aço inoxidável, cerâmica policristalina ou monocristalina, todos com slot de e sem pré- angulação. Os fios foram fabricados com fibras de vidro contínuas e um copolímero de vidro. As propriedades de atrito foram determinadas usando um aparelho de ensaio de atrito. Cada combinação de arcos e suporte foi testada a 34 C, com distância interbraquetes de 16mm. O teste de ANOVA não mostrou diferença no atrito com relação ao material do braquete. As amostras testadas mostraram sinais de desgaste ao longo da interface entre o arco e o slot do braquete, testados a 400g. Para efeitos de atrito, em geral, os arcos revestidos foram superiores aos de aço, mas menos do que qualquer NiTi ou β-titânio, como determinado a partir de estudos anteriores de arcos metálicos. HUNT et al. 17, investigaram o efeito da rugosidade de superfície nas taxas de corrosão relativa de fios de quatro tipos de liga: aço, NiTi, cromo-cobalto e beta-titânio. Lotes de fio foram divididos em dois grupos: em um grupo, os fios foram polidos industrialmente para promover um acabamento de superfície uniforme; no outro, os fios foram deixados sem alterações, para comparação. O diâmetro do fio, sua dureza e

24 Revisão da Literatura 23 taxas de corrosão relativa foram comparados dentro dos grupos, antes e depois do polimento. Comparações também foram feitas entre os quatro grupos de fios. As amostras de fios sem alteração mostraram variação no acabamento superficial, tendo o beta-titânio a maior rugosidade aparente, e o cobalto-cromo a menor. As superfícies do aço e do NiTi se mostraram similares. O polimento promoveu um acabamento mais uniforme, mas reduziu significantemente o diâmetro dos fios. O polimento reduziu significantemente a taxa de corrosão do NiTi, e a comparação entre as quatro ligas nos fios polidos não revelou diferença significante em sua taxa de corrosão relativa/densidade de corrente de corrosão. ZUFALL e KUSY 47 avaliaram o atrito e o revestimento, dos mesmos fios testados por eles em 1998, utilizando fios revestidos de fibras de vidro contínuas e um copolímero vítreo, porém com os mesmos apresentando-se recobertos como haviam sido propostos no estudo inicial. Os resultados mostraram que apesar da visualização de perfurações através da cobertura de diversas amostras, a matriz de fibra de vidro dos fios não foi danificada em nenhuma das condições do teste. Consequentemente, segundo os autores, a cobertura utilizada poderia tornar possível a utilização clínica destes fios testados LEE e CHANG 30, investigaram as mudanças nas propriedades mecânicas, topografia de superfície e forças de atrito de vários fios de NiTi após reciclagem. Três tipos de fios de NiTi foram separados em 3 grupos: grupo controle ou T0 como recebidos, T1 tratado em saliva artificial por 4 semanas e T2 tratados em saliva artificial e autoclavados. A topografia de superfície foi avaliada por meio de MEV e perfilograma 3D e o coeficiente de atrito foi medido por testes de fricção. Os resultados demonstraram que dois fios tiveram aumento de corrosão após reciclagem, assim como significante aumento na rugosidade de superfície e consequente coeficiente de atrito máximo, quando comparados com o grupo controle. Em estudo in vitro, HUSMANN et al. 18 estudaram o comportamento de atrito de oito fios revestidos de diferentes dimensões, sendo selecionados cinco fios de níquel titânio, dois beta-titanio e um fio de aço. Os revestimentos dos fios foram feitos de

25 Revisão da Literatura 24 Teflon ou polietileno e por implantação de íons. Três arcos não cobertos foram usados para comparação. Os resultados indicaram que todos os revestimentos podem reduzir o atrito em comparação com um fio de referência sem revestimento, do mesmo fabricante. Medidas das perdas por atrito variaram de 48,3 a 6,1%, com o revestimento de Teflon reduzindo o atrito para menos de 10% em alguns casos. Comparado com o fio original, o recoberto cria uma superfície modificada que pode influenciar não apenas o atrito, mas também a estética, as propriedades de corrosão e mesmo a durabilidade mecânica desses fios. A correlação inequívoca entre a rugosidade de superfície e as forças de atrito dos fios não pôde ser verificada por microscopia eletrônica de varredura neste estudo. SUWA et al. 41, realizaram estudo sobre a medição das propriedades de atrito e os coeficientes de atrito obtidos e comparados entre si em várias combinações de braquetes e fios ortodônticos, incluindo fio estético de fibra reforçado por resina (FRP) que foi especialmente concebido e fabricado. Três tipos de fios (aço inoxidável, níqueltitânio e FRP) e quatro tipos de braquete (cerâmico monocristalino, cerâmico policristalino, policarbonato e aço inoxidável) foram utilizados. O teste foi feito em condições com e sem umidade. Propriedades de atrito próximas das ideais entre os materiais foram obtidas. As propriedades de atrito do fio FRP se mostraram semelhantes às dos fios de metal em todos os braquetes, exceto no braquete de cerâmica policristalina. O coeficiente de atrito entre o braquete cerâmico policristalino e o fio FRP foi maior do que a das outras combinações. Houve pouca diferença nos coeficientes de atrito entre situações de ambiente seco e úmido. NEUMANN; BOURAUEL e JAGER 35 observaram que os processos de corrosão têm consequências negativas para biocompatibilidade, aparência estética e comportamento de atrito entre o braquete e o arco ortodôntico durante o tratamento. Este estudo in vitro buscou avaliar um grupo de novos arcos de fios ortodônticos estéticos cobertos. Para isso, investigou o comportamento de corrosão e resistência à fratura permanente de oito arcos cobertos de diferentes dimensões. Cinco fios de níquel-titânio superelásticos, 2 fios de beta-titânio e 1 fio de aço inoxidável foram selecionados. Por motivos de comparação, 3 arcos não-cobertos foram incluídos na

26 Revisão da Literatura 25 investigação. Modificações de superfície foram feitas de teflon, polietileno e por implantação de íons. Os processos de corrosão foram realizados pelo uso de uma célula eletroquímica especializada. Em uma segunda série experimental, os fios foram expostos a estresses mecânicos. Finalmente, todos os fios foram examinados com microscopia eletrônica de varredura. Os resultados indicaram que a cobertura de teflon preveniu a corrosão dos fios. Como esperado, os fios de beta-titânio também não sofreram corrosão. Após os testes de estresse mecânico, os fios poderiam ser divididos em 3 grupos: o primeiro grupo, onde as diferenças não podiam ser percebidas (fios de níquel-titânio cobertos com polietileno, Forestadent Gold I e Gold II, um fio de níqueltitânio recoberto de teflon, da GAC e fios de beta-titânio Ormco com implantação de íons) ; o segundo grupo, que mostrou mudanças em sua estrutura (níquel-titânio sem cobertura, GAC, níquel-titânio com implantação de íons GAC, níquel-titânio sem cobertura, Dentaurum, e níquel-titânio polido sem cobertura, Forestadent); e o terceiro grupo, com recobrimento de Teflon, que se soltou da superfície dos fios (níquel-titânio recoberto por Teflon, GAC, e níquel-titânio recoberto por Teflon, Forestadent). Nesses últimos, o processo de corrosão pode ter início nessas regiões onde o revestimento descascou, o braquete pode ficar travado nelas e as propriedades de deslizamento são reduzidas significantemente. Tais locais do fio perdem características estéticas e os defeitos de superfície podem levar a acúmulo de placa. WATANABE e WATANABE 43, investigaram os efeitos de agentes profiláticos com flúor na superfície de fios ortodônticos de titânio. Quatro tipos de fios ortodônticos de titânio (2 de níquel-titânio - NiTi e CuNiTi, e 2 de beta-titânio - titânio-molibdênio e titânio-nióbio) com dimensões similares foram preparados e imersos em agentes profiláticos com flúor (acidulados, neutros ou estanosos), por 5 minutos, 1 hora e 24 horas. Após a imersão, a rugosidade média da superfície e as mudanças na coloração foram avaliadas. As variações na superfície foram observadas por meio de microscopia eletrônica de varredura. Não houve mudanças estatisticamente significantes nos valores de rugosidade média superficial entre as soluções de flúor e os fios ortodônticos, exceto para o fio de titânio-molibdênio, que mostrou significantemente maiores (p<0,05) valores de rugosidade média de superfície, após imersão em agente

27 Revisão da Literatura 26 fluorado acidulado por 24 horas. Os resultados sugerem que poucas aplicações de agentes fluorados acidulados podem alterar a coloração superficial dos fios de betatitânio, particularmente os fios de titânio-molibdênio, que contêm uma grande quantidade de titânio (80%). Em seu estudo, CLOCHERET et al. 7 avaliaram o comportamento de atrito de 15 diferentes fios ortodônticos e 16 tipos de braquetes. Todos os fios foram comparados com fios padrão de aço inoxidável. Foram avaliados fios retangulares de secções 0,016 0,022 e 0,017 x0,025. Os resultados mostraram que, entre as combinações investigadas, os valores mais baixos de atrito foram observados na combinação de fios cobertos com resina epoxídica e braquetes de aço convencionais. Nesse caso específico, o contato entre o braquete e o fio não é metal-metal, mas se trata de contato plástico-metal, em que a resina pode prover alguma lubrificação. KRISHNAN e KUMAR 26 caracterizaram e compararam 3 ligas de arcos ortodônticos: aço inoxidável, beta-titânio (TMA) e uma liga de titânio (TiMolium ), sob vários parâmetros, dentre eles propriedades de atrito e características de superfície. Sete exemplares de arcos de cada liga foram utilizados para avaliar cada parâmetro. Uma máquina universal de ensaios Instron foi usada para testes de tração de três pontos e avaliação das características de atrito. Microscopia eletrônica de varredura foi utilizada para a avaliação de superfície. O aço inoxidável foi a liga com menos atrito na interface braquete/arco. Fios TMA apresentaram melhores características de carga de deflexão com menor rigidez que os outros dois fios. A superfície do TMA pareceu mais áspera e apresentou valores muito elevados para o atrito na interface arco-braquete. WICHELHAUS et al. 44 investigaram o atrito e a rugosidade de superfície de diferentes fios NiTi superelásticos disponíveis comercialmente, antes e após o uso clínico. A superfície de todos os fios foi pré-tratada pelo fabricante. Para isso, 40 fios superelásticos (Titanol Low Force, Titanol Low Force River Finish Gold, Neo Sentalloy, Neo Sentalloy Ionguard) de diâmetro 0.016x0.022 foram testados. O atrito de cada tipo de arco NiTi, ligado a um braquete de aço inoxidável comercial foi determinado por uma máquina universal de testes. Tendo ligado o fio ao braquete, este poderia então

28 Revisão da Literatura 27 ser movido para a frente e para trás ao longo de um arco fixo, enquanto um momento de torque era aplicado. A rugosidade de superfície foi avaliada usando um perfilômetro em áreas definidas do fio. Os resultados mostraram que, inicialmente, os fios com tratamento de superfície mostraram menor atrito estatisticamente significante (p<0.01) que os fios não tratados. A rugosidade de superfície não mostrou diferença significante entre as superfícies dos fios tratados e não-tratados. Todos os 40 fios, no entanto, mostraram um aumento significante no atrito e na rugosidade de superfície durante o uso clínico. HUANG 15 realizou estudo que teve o objetivo de investigar a variação de resistência à corrosão in vitro de arcos ortodônticos de diferentes marcas, usando técnica eletroquímica rápida. Teste de polarização linear foi usado para avaliar a resistência à corrosão de fios de níquel-titânio sem uso, em saliva artificial acidificada a 37⁰C. Foi usado microscópio de força atômica para analisar a topografia de superfície tridimensional e a rugosidade média (Ra). Espectroscopia eletrônica para análise química foi utilizada para identificar a estrutura química do filme passivo dos fios de níquel-titânio. Os resultados mostraram que fios de níquel-titânio de diferentes fabricantes tiveram uma diferença estatisticamente significante (p<0,001) na resistência à polarização (Rp). Topografias de superfície diferentes estavam presentes entre os fios testados, enquanto que a mesma estrutura química de superfície foi observada nos mesmos fios. A rugosidade de superfície de fios comerciais de níquel-titânio com estrutura química superficial similar não corresponde à diferença na resistência à corrosão, segundo este estudo. Neste estudo, KAO et al. 24 investigaram e compararam os níveis de resistência de atrito entre braquetes de metal e fios ortodônticos após imersão em um agente com flúor fosfato acidulado a 0,2%. Para isso, 3 tipos de braquetes de aço inoxidável de incisivo inferior com fio de beta-titânio (TMA), fio de níquel-titânio termoativado e 2 tamanhos de fio de aço foram submersos na solução fluoretada citada e soluções de saliva artificial com ph 6,75 por 24 horas. O estudo incluiu 480 espécimes de fiobraquete. No grupo que foi submerso em solução fluoretada, a força de atrito estático foi maior que a força de atrito cinético. As forças de atrito dos fios ortodônticos tiveram

29 Revisão da Literatura 28 diferenças estatisticamente significantes (p<0,05) nessa ordem crescente: TMA, NiTi e aço. Resultados de força de atrito similares foram obtidos no grupo submerso em saliva artificial com ph 6,75 (p<0,05). Os valores de força de atrito do grupo submerso em solução fluoretada foram maiores do que aqueles do grupo submerso em saliva artificial. Com isso, este estudo demonstrou que as forças de atrito de braquetes e fios ortodônticos são influenciadas pelo contato com soluções fluoretadas. WALKER et al. 42 avaliaram os efeitos de agentes profiláticos com flúor nas propriedades mecânicas e na qualidade de superfície de fios ortodônticos de betatitânio e de aço inoxidável. Fios retangulares de beta-titânio e de aço foram imersos em ambiente contendo agente fluoretado acidulado, ou agente fluoretado neutro ou água destilada (grupo controle) por 1,5 hora a 37⁰C. Após imersão, o módulo elástico de carregamento e descarregamento e o rendimento de força dos fios foram medidos usando teste de deflexão de 3 braquetes sob água a 37⁰C. Microscopia eletrônica de varredura também foi usada para avaliação qualitativa da topografia do fio. As propriedades mecânicas de descarregamento dos fios de beta-titânio e aço diminuíram significantemente (p<0,05) após exposição em ambos os agentes com flúor. Mudanças corrosivas na topografia de superfície também foram observadas após exposição a ambos os agentes fluoretados. Os resultados sugerem que o uso de agentes tópicos com flúor pode reduzir as propriedades mecânicas funcionais de descarga dos fios de beta-titânio e de aço e contribuir potencialmente para o prolongamento do tratamento ortodôntico. LIU et al. 31 realizaram estudo cujo objetivo foi investigar o efeito do estresse de deflexão na corrosão de fios de NiTi utilizando testes potenciodinâmico e potencioestático, em saliva artificial. Os resultados indicaram que a deflexão induz uma taxa maior de corrosão dos fios NiTi em regiões passivas. Foi sugerido que o filme de óxido passivo dos espécimes seria danificado sob condições de deflexão. Análise eletroscópica eletrônica por sonda mostrou uma baixa espessura dos filmes passivos nos fios de NiTi que sofreram o estresse, comparados com espécimes que não sofreram o estresse, nas regiões passivas. Por microscopia eletrônica de varredura, corrosão localizada foi observada nos espécimes de Sentalloy submetidos a estresse

30 Revisão da Literatura 29 após teste potenciodinâmico, com ph2. Este estudo concluiu que o estresse de deflexão mudou as propriedades de corrosão e as características de superfície de fios de NiTi em ambientes simulando condições intra-bucais. HUANG 16, constatou que a topografia da superfície poderia afetar o comportamento de atrito entre um fio ortodôntico e os braquetes durante as aplicações clínicas. Com este estudo, o autor buscou investigar a influência de ambientes contendo flúor nas variações da topografia de superfície de diferentes arcos ortodônticos de NiTi. Para isso, quatro diferentes arcos ortodônticos de NiTi foram imersos em enxaguatório bucal fluoretado e em saliva artificial com adição de creme dental fluoretado ou gel profilático por um período de 28 dias. Um microscópio de força atômica foi utilizado para medir a topografia de superfície tridimensional dos arcos NiTi antes e após os testes de imersão, avaliando a variação da rugosidade de superfície (incluindo Ra, Rms e Rz), de acordo com o fabricante e o ambiente do teste de imersão. O estudo constatou que tanto o fabricante como o ambiente do teste tiveram uma influência significante em Ra, Rms e Rz. Independentemente do fabricante do arco, não foi observada diferença estatisticamente significante em Ra, Rms e Rz nos arcos NiTi testados em ambientes com baixo teor de flúor (<2500ppm), incluindo os vários enxaguatórios bucais fluoretados e a saliva artificial adicionada de creme dental com flúor. Na saliva artificial adicionada de alta quantidade de gel profilático (por volta de 17000ppm), um aumento significante em Ra, Rms e Rz, ou seja, um aumento na rugosidade de superfície, foi observada nos arcos NiTi testados. Em seu estudo, ELAYYAN;SILIKAS e BEARN. 8 avaliaram a estabilidade dos revestimentos estéticos de fios ortodônticos recobertos, tanto em espécimes previamente utilizados em pacientes quanto em espécimes sem uso. Os fios analisados foram submetidos a testes de aplicação de força de três pontos, e a rugosidade de superfície e as características estéticas foram avaliadas. A rugosidade de superfície da cobertura foi medida usando um perfilômetro/rugosímetro com apalpador de contato. Foram usados microscópios óptico e eletrônico de varredura para avaliar a topografia da superfície. Dez arcos foram usados in vivo por um período de 4 a 6 semanas. Os arcos pré-utilizados foram submetidos aos mesmos testes. A