Fuerza de adhesión directa de dos materiales para combinaciones dentales metal-cerámica

94 Tecnol. Ciencia Ed. (IMIQ) vol. núm., 7 Tecnol. Ciencia Ed. (IMIQ) (): 94-, 7 Fuerza de adhesión directa de dos materiales para combinaciones dentales metal-cerámica Esther Luminosa Soberanes-de-la-Fuente *, Marco Aurelio Enciso, Ana Lucía Robles-Jiménez, Guillermo Franco-Romero, Beatriz Espinosa-Aquino * Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, BUAP, Facultad de Estomatología. Laboratorio de Biomateriales BUAP, Departamento de Agroecología y Ambiente. Laboratorio de Química Ambiental del Instituto de Ciencias, ICUAP-BUAP Correos electrónicos (e-mails): lumisoberanes@hotmail.com.mx, bett_espinosa@hotmail.com Resumen La creciente popularidad de la odontología estética, mediante restauraciones de porcelana y metal-porcelana para el uso de gran número de adultos que actualmente buscan el tratamiento ortodóntico, hace que en la actualidad los ortodoncistas se encuentran más a menudo con el problema de la colocación de aparatos ortodónticos en superficies artificiales, debido que los especialistas en ortodoncia han encontrado deficiente la adhesión de los brackets a porcelana y han decidido colocar bandas o definitivamente remover la corona de porcelana y colocar otra de manera temporal, obviamente estas alternativas no son estéticas y tienen un costo mayor para el paciente. La adhesión es la unión íntima que se sucede entre dos superficies de diferente naturaleza química, electrostática o de traba mecánica. Por ello, en esta investigación se buscó el efecto de dos diferentes concentraciones de ácido fluorhídrico en un adhesivo para crear la retención mecánica en la superficie elegida en piezas dentales y, de esta forma, demostrar la efectividad de la adhesión de estos materiales. En la presente investigación se utilizaron biomateriales compatibles con el medio bucal: cemento de resina en una porcelana grabada al 9.5% con ácido fluorhídrico y cemento en una superficie de porcelana grabada al 3% con el mismo ácido. Los datos obtenidos indican que el de menor porcentaje de HF ofrece mejores resultados en la adhesión, tanto que es capaz de desprender la porcelana al igual que el ionómero de vidrio. Palabras clave: Materiales adhesivos, cerámica dental, ácido fluorhídrico. Keywords: Brackets adhesives, dental ceramic, hydrofluoric acid. *Autoras a quien debe enviarse la correspondencia (Recibido: Abril 3, 7; Aceptado: Noviembre 3, 7) Introducción La adhesión directa de la aparatología ortodóntica ha sido ampliamente aceptada en la práctica clínica. La técnica del grabado ácido del esmalte crea microporosidades dando como resultado una unión micromecánica (Canay y col., ), ofreciendo así la posibilidad de fijar aparatos higiénicos y estéticos (Kocaderell y col., ). Tanto la creciente popularidad de la odontología estética mediante restauraciones de porcelana y metal-porcelana como el incremento en el número de adultos buscando tratamiento ortodóntico hacen que, en la actualidad, los ortodoncistas se encuentran más a menudo con el problema de la colocación de aparatos ortodónticos en superficies artificiales (Kocaderell y col., ). Muchos ortodoncistas han encontrado deficiente la adhesión de los brackets a porcelana y han decidido colocar bandas o definitivamente remover la corona de porcelana y colocar otra de manera temporal. Obviamente, estas alternativas no son estéticas y tienen un costo mayor para el paciente (Macchi, ). La adhesión es la unión íntima que se sucede entre dos superficies de diferente naturaleza química gracias a fuerzas interfaciales de dos tipos, las primeras químicas y/o electrostáticas y las segundas mecánicas. Las mecánicas pueden ser de efecto geométrico o de efecto reológico y generalmente no se consideran adhesivas sino mas bien de traba mecánica. Las químicas ocurren por enlaces covalentes, enlaces particulares de la química del carbono, los cuales son característicos en los polímeros (Craig y col., ). La adhesión a porcelana glaseada presenta problemas en cuanto a la penetración de la resina pero si la superficie de la misma es arenada y grabada provee sufi-

Tecnol. Ciencia Ed. (IMIQ) vol. núm., 7 95 cientes retenciones mecánicas (Barghi, 7). Existe la desventaja de que la superficie de la porcelana puede ser inaceptable clínicamente después de retirar el bracket y el material de adhesión, requiriendo la fabricación de una nueva corona (Smith y col., 996). Es importante conocer la correlación entre la estructura, composición y propiedades de los biomateriales de uso dental, así como las indicaciones y aplicaciones de los mismos a las tareas de reproducción, de restauración y ejecución de estructuras, tanto en las fases clínicas, como en las de laboratorio e identificar el mecanismo de funcionamiento de los materiales y también cómo llegan a alcanzar sus propiedades óptimas (Anusavice y Phillips, 998). Por ello es importante contar con información específica del comportamiento de los materiales y cómo estos puede beneficiar o perjudicar eventualmente en su uso, para así formarse un criterio a la hora de elegir el material que sea más adecuado para el tratamiento dental. Las porcelanas dentales se empezaron a usar en los siglos XVIII y XIX para confeccionar dientes artificiales, aplicación que actualmente sigue vigente. Haciendo una breve reseña, en la primera mitad del siglo XX se desarrollaron las porcelanas feldespáticas con sólo pequeñas cantidades de cuarzo en una matriz de feldespato aunque, por su baja resistencia, las fracturas eran muy frecuentes. En los años sesenta se conocieron las porcelanas aluminosas, en las que se añadían cristales de alúmina para reforzar la matriz vítrea y, al mismo tiempo, evolucionaron las aleaciones para ser combinadas empleando la resistencia de metal y la estética de la porcelana (Chung y col., 999). La porcelana dental puede describirse como un material translúcido compuesto (composite), en el que están suspendidos cristales de cerámica como la alúmina y el cuarzo en una matríz vítrea no cristalina (amorfa), que contiene pigmentos que le dan color (Craig, 98). Las propiedades físicas y mecánicas adecuadas de los sistemas adhesivos sugieren que los sistemas actuales pueden ser útiles y seguros al aplicarlos para obtener una traba mecánica cuando la superficie de porcelana dental está grabada para crear microrretenciones empleando ácido fluorhídrico. Esto da lugar a una zona grabada en la porcelana que presenta porosidad subsuperficial por la que fluye la resina adhesiva (Brantley y Eliades, ). La biocompatibilidad y la unión resistente a la tensión de un adhesivo para una aplicación es muy importante. Otra característica importante en cuanto a los sistemas adhesivos es la del tiempo de aplicación y el lavado de la cavidad, especialmente cuando se realiza grabado ácido, pues el componente ácido se puede difundir fácilmente y generar un efecto irritante severo (Gladwin y Bagby, ). De esta forma, la compatibilidad físico-química entre los materiales que poseen las resinas en su composición (Eustaquio y col., 988), debe aunarse a la necesidad de poder funcionar en forma adecuada, esto es, que esas resinas polimericen de manera rápida y homogénea convirtiéndose de monómeros a polímeros de la forma más homogénea, rápida y eficaz posible (Macchi, ). Muchas veces, por causas propias del material o del mecanismo encargado de hacerlos polimerizar, la polimerización es deficiente generando un elemento final de bajas propiedades mecánicas, baja biocompatibilidad, y rápida degradación. Estas características hacen que dicho material no pueda asegurar estanqueidad (de calidad de estanco, dicho de los compartimentos de un recinto: Incomunicados entre sí), en los márgenes de la restauración (Anusavice y Phillips, 998). Dentro de la práctica odontológica, para lograr una excelente adhesión se requiere una superficie adherente con energía superficial alta y un adhesivo de bajísima tensión superficial (Andreasen y Stieg, 988). Esto, sumado a un manejo adecuado de la contracción, estrés y velocidad de polimerización, así como al módulo de elasticidad del material de restauración y la intensidad de luz (lámpara de polimerización) de la unidad de fotopolimerización, evita la percolación marginal. Este fenómeno atenta irremediablemente contra la eficiencia de la restauración conservativa actual, presentándose la sensibilidad postoperatoria a corto plazo, como la recidiva o reaparición de caries algún tiempo después de padecidas a mediano y largo plazos (Barghi y Overton, 7; Calamia, 5; Goldstein y col., 988). Planteamiento del problema El constante desprendimiento de brackets de las restauraciones de porcelana en un tratamiento ortodóntico lo hace más largo, más incómodo y más costoso para el paciente. En la práctica de una clínica ortodóntica se utilizan varios tipos de cementos y tratamientos de la superficie de porcelana para conseguir dicha adhesión. Por lo general, se graba la porcelana con ácido fluorhídrico al 9%. Sin embargo, las fallas son frecuentes ya que, al parecer, el patrón de grabado es muy extenso y profundo ocasionando un desequilibrio entre la relación de la adhesión (bonding) y el material cementante de resina, por lo que se debilita el área de cementación hasta fracturarse. El desprendimiento de brackets sobre restauraciones de porcelana es un problema común en la práctica de

96 Tecnol. Ciencia Ed. (IMIQ) vol. núm., 7 una clínica ortodóntica. Aunque la literatura describe generalmente el grabado de la porcelana con ácido fluorhídrico al 9% y la utilización de cemento de resina para tratar de resolver este tipo de problema, es necesario estudiar otras alternativas. Por ello, surge la siguiente interrogante: El cemento de ionómero de vidrio modificado con resina desarrolla valores más altos de adhesión a la porcelana dental grabada con ácido o al 3% que con el cemento de resina? Ésta es la pregunta de esta investigación. El objetivo del presente estudio es determinar la fuerza de unión de brackets cementados con ionómero de vidrio modificado con resina sobre porcelana arenada, grabada con ácido y al 3% y silanizada, para poder ofrecerlo como una alternativa de solución. Se plantean como hipótesis de esta investigación que: H El cemento de ionómero de vidrio modificado con resina desarrolla mayor fuerza de adhesión de brackets sobre restauraciones de porcelana arenadas, grabadas con ácido y silanizadas que con cemento de resina. H El cemento de ionómero de vidrio modificado con resina desarrolla mayor fuerza de adhesión de brackets sobre restauraciones de porcelana arenadas, grabadas con ácido y silanizadas que con cemento de resina. Metodología Se emplearon 6 coronas de metal/porcelana, las cuales se dividieron en grupos y, a su vez, en 4 subgrupos como se muestra en la Tabla. Se procedió a la eliminación del glaseado de cada corona de porcelana por medio de abrasión con arena (sandblasting), con óxido de aluminio de 5 micrómetros en un equipo Microetcher modelo Oro marca Danville Engineering Inc., a una presión de 65 kpa (8 libras de presión manométrica) por 5 segundos. Las piezas de porcelana se limpiaron con aire libre de aceite para la remoción del polvo residual. Al Grupo A se le colocó en la superficie vestibular de porcelana ácido empleando un equipo marca Ultradent con su punta aplicadora durante 3 minutos. Se enjuagó con agua y aire rociados durante 5 segundos y se secó con aire. Se aplicó una delgada capa de silano empleando el mismo equipo Ultradent con su punta aplicadora sobre la superficie grabada durante un minuto y se extendió con aire a muy baja velocidad. Se aplicó cemento de resina marca Transbond XT Light Cure (marca 3M Unitek) en el bracket marca GAC correspondiente y se colocó por medio de un portabracket marca ORMCO en la posición más adecuada sobre la superficie vestibular de la porcelana haciendo suficiente presión con un explorador (Figura ). Se retiraron cuidadosamente los excedentes del cemento. Se procedió a polimerizar con la lámpara de luz azul-visible marca Ortho Lux XT (3M UNITEK) durante segundos por la cara oclusal y por segundos por la cara vestibular de la pieza dental (Figura ). Al Grupo B en la superficie de la cara vestibular de porcelana se le colocó ácido con un pincel durante 3 minutos y se realizó el mismo procedimiento del Grupo A, para la colocación del bracket. Al Grupo C se le colocó en la superficie vestibular de porcelana ácido con el equipo marca Ultradent durante 3 minutos. Se enjuagó con agua y aire en forma de rocío por 5 segundos y se secó con aire. Se aplicó una delgada capa de silano con el mismo equipo marca Ultradent con su punta aplicadora sobre la superficie grabada durante un minuto y se secó con aire aire a muy baja velocidad. Tabla Clasificación de grupos y subgrupos de coronas en estudio Grupo A (5) GRUPO Cemento de resina (3) TRANSBOND 3M Grupo B (5) GRUPO Cemento de ionómero de vidrio (I.V.) (3) FUJI ORTHO GC Grupo C (5) Grupo D (5)

Tecnol. Ciencia Ed. (IMIQ) vol. núm., 7 97 Se colocó el cemento de ionómero de vidrio marca Fuji ORTHO LC (GC) haciendo una mezcla de polvo y líquido con una espátula para cementos siguiendo las instrucciones del fabricante para su preparación. Posteriormente, se colocó una pequeña cantidad sobre la base del bracket y se posicionó sobre la pieza de porcelana siguiendo los mismos pasos que con el cemento de resina. Posteriormente, con el objeto de simular las condiciones de la cavidad oral, todos los especímenes se sometieron a una temperatura de 37 C y % de humedad relativa en una incubadora por 4 horas, para ser probados a la compresión con la máquina universal de pruebas Instron hasta lograr el desprendimiento de los brackets (Figura 3). Figura. Adhesión del bracket Figura. Fotopolimerización Figura 3. Pruebas para la determinación de fuerza de unión en una máquina universal de pruebas mecánicas Instron Resultados y discusión Los datos experimentales de esta investigación se muestran en la Tabla y en las Figuras 4 a 8. Se realizaron las pruebas estadísticas correspondientes (Montgomery y Runger, 6), indicando diferencias estadísticamente significativas (p<.) entre los grupos C y D, entre C y A, entre D y A y entre D y B. Sin embargo, no hubo diferencias estadísticamente significativas entre los grupos C y B y entre A y B. Para obtener el éxito deseado en la cementación de brackets sobre superficie de porcelana es de gran importancia el patrón de grabado de la misma y el cemento a utilizar. Estos factores reducen el desprendimiento de los brackets, simplificando el tiempo del tratamiento en el paciente tornándolo más cómodo y menos costoso. Con esta investigación se comprobó que el cemento de ionómero de vidrio modificado con resina presenta la mayor fuerza de adhesión sobre una superficie de porcelana grabada con ácido como reportan Chung y col. (999). Se observó que la fuerza de adhesión fue tan alta que se desprendió la porcelana en la mayoría de los ejemplares. Al mismo tiempo se descubrió que la utilización de este mismo cemento en una porcelana grabada al 3% con ácido fluorhídrico no da resultados clínicamente aceptables. Incluso, hubo algunos casos que se eliminaron debido a que se desprendieron los brackets por sí solos mientras permanecieron en la incubadora a 37 C y % de humedad relativa. Lo anteriormente expresado se observa en las gráficas de las Figuras 4 a 8, donde se muestra la fuerza aplicada para la prueba de desprendimiento, así como la resistencia de los cementos a diferentes concentraciones del ácido fluorhídrico en los cementos de resina y de ionómero de vidrio, respectivamente.

98 Tecnol. Ciencia Ed. (IMIQ) vol. núm., 7 Tabla Determinación de la fuerza de unión usando ionómero de vidrio (I.V.) y cemento de resina con 9.5 y 3% de ácido fluorhídrico GRUPO A Cemento de resina con ácido Muestra /mm - GRUPO B Cemento de resina con ácido GRUPO C Cemento de I.V. con ácido Fuerza de unión Muestra Fuerza de unión Muestra Fuerza de /mm - /mm - unión /mm - GRUPO D Cemento de I.V. con ácido Muestra Fuerza de unión /mm -.84.48.73..9.67.3. 3.57 3.86 3.5 3. 4.47 4.3 4.5 4. 5.3 5.4 5.56 5. 6.63 6.99 6.5 6. 7.86 7. 7.3 7. 8.99 8.3 8.3 8. 9.65 9.9 9.99 9..8.84..38.57.9.87.6.8.36.9.87 3.57 3.45 3.347 3 4.47 4.45 4.8 4 5.56 5.77 5.55 5 En el presente estudio se observó que la utilización del cemento de resina en una porcelana grabada con ácido es efectiva como lo afirman Zachrisson y col. (996) y Major y col. (995). Sin embargo, la utilización del mismo cemento en una superficie de porcelana grabada al 3% con ácido fluorhídrico es decir, diluido como lo recomienda Nathanson (997), ofrece mejores resultados en la adhesión, tanto que es capaz de desprender la porcelana al igual que el ionómero de vidrio. Esta investigación sugiere que una porcelana grabada con ácido y la utilización de ionómero de vidrio ofrece valores de adhesión tan altos que si se desea retirar la corona después del tratamiento de ortodoncia ésta sería la mejor opción para cementar el bracket al igual que el cemento de resina con ácido. El presente estudio recomienda profundizar con otra investigación sobre los patrones de grabado en la porcelana con diferentes concentraciones de ácido fluorhídrico para determinar microscópicamente su capacidad de retención con diferentes agentes cementantes.

Tecnol. Ciencia Ed. (IMIQ) vol. núm., 7 99 CEMENTO DE RESINA CEMENTO DE IONÓMETRO DE VIDRIO.5 /mm -.5 ÁC. FLUORH. 9% ÁC. FLUORH. 3% /mm -.5 ÁC. FLUORH. 9% ÁC. FLUORH. 3% Figura 4. Fuerza de adhesión de brackets a porcelana pre-tratada en las dos concentraciones de ácido Figura 5. Fuerza de adhesión de brackets a ionómetro de vidrio en las dos concentraciones de ácido experimentadas.5 ÁCIDO FLUORHÍDRICO AL 9% ÁCIDO FLUORHÍDRICO AL 3% /mm -.5 /mm -.5 I.V. RESINA I.V. RESINA Figura 6. Comparación de fuerza de adhesión de brackets en resina y ionómetro de vidrio en concentración del ácido del 9% Figura 7. Comparación de la fuerza de adhesión de brackets en ionómetro de vidrio y resina en concentración de ácido del 3% COMPARACIÓN DE LOS DOS CEMENTOS A DIFERENTES CONCENTRACIONES.5.5 /mm - Cemento de I.V. Ácido fluorhídrico 9% Cemento de I.V. Ácido fluorhídrico 3% Cemento de Resina Ácido fluorhídrico 9% Cemento de Resina Ácido fluorhídrico 3% Figura 8. Gráfica comparativa de la resistencia de los dos cementos a diferentes concentraciones

Tecnol. Ciencia Ed. (IMIQ) vol. núm., 7 Conclusiones Los resultados de este estudio muestran que sí hay diferencias significativas entre los dos tipos de cementos de acuerdo con la concentración de ácido fluorhídrico adicionado para la adhesión de brackets a superficies de porcelana. Los altos valores que ofrece el cemento de ionómero de vidrio modificado con resina aunado al ácido o del cemento de resina con el uso del ácido son las mejores opciones a utilizar si se pretende llevar a cabo un tratamiento ortodóntico de larga duración, si se empleara mucha fuerza durante el mismo o bien, si se pretende retirar la corona durante o al finalizar el tratamiento. La desventaja del uso del cemento de ionómero de vidrio es la preparación de la mezcla debido al tiempo de sillón del paciente en la cita de la colocación de los brackets pero, al final, será menos tiempo de tratamiento por lo ahorrado en la recementación del bracket sobre la porcelana que no se desprenderá fácilmente. Además, se obtendrán las ventajas del ionómero de vidrio en todos los demás dientes naturales como es la liberación de flúor que los protegerá de la desmineralización. A continuación se proponen algunas líneas de investigación relacionadas con el tema basadas en otros estudios de la literatura (Smith y col., 996): Patrones de grabado con diferentes concentraciones de ácido fluorhídrico en la superficie de porcelana. Fuerza de adhesión del ionómero de vidrio modificado con resina en superficie arenada no grabada vs. superficie arenada grabada. La fuerza de adhesión directa de dispositivos ortodónticos para diferentes sustratos parece ser muy confiable gracias a la aplicación de estas técnicas y materiales (nunca adhiriéndolos a la porcelana ya que frecuentemente se presentan problemas de adherencia). Referencias Andreasen, G. F., Stieg, M. A. 988. Bonding and debonding brackets to porcelain and gold. Am. J. Orthod. 93(4):34-345. Anusavice, K., Phillips, J. 998. Ciencia de los materiales dentales. Editorial McGraw-Hill. Florida, EE.UU. Barghi, N., Overton, J.D. 7. Preserving principles of successful porcelain veneers. Contempory Esthetics. ():48-5. Brantley, W. A., Eliades, T.. Orthodontic adhesives resins. Orthodontic materials. Scientific and clinical aspects. Editorial Thieme. Pp. -. Nueva York, EE.UU. Calamia, J. R. 5. Etched porcelain laminate restorations: A -year retrospective - Part. AACD Monograph. Vol II. Pp. 37-45. Montage Media Corporation Dental Publications, EE. UU. www. mmcpub.com Canay, S., Kocaderell, I., Akca, E.. The effect of enamel air abrasion on the retention of banded metallic orthodontic brackets. Am. J. Orthod. 7():5-9. Craig, R. G. 98. Restorative dental materials. Editorial Mosby. Michigan, EE.UU. Craig, R. G., Powers, J. M., Wataha, J. C.. Dental materials. Editorial Mosby. Missouri, EE.UU. Chung, C. H., Brendlinger, E. J., Brendlinger, D. L., Bernal, V., Mante, F. K. 999. Shear bond strengths of two resin-modified glass ionomer cements to porcelain. Am. J. Orthod. 5(5):533-535. Eustaquio, R., Garner, L.D., Moore, K. 988. Comparative tensile strengths of brackets bonded to porcelain with orthodontic adhesive and porcelain repair systems. Am. J. Orthod. 94():4-45. Gladwin, M., Bagby, M.. Aspectos clínicos de los materiales en odontología. Editorial El Manual Moderno. México D.F., México. Goldstein, R. E., Garber, D. A., Feirman, T.A. 988. Porcelain laminate veneers. Editorial Quintessence. www.quintpub.com/journals/wjo/ gp. Nueva York. EE.UU. Kocaderell, I., Canay, S., Akca, K.. Tensile bond strength of ceramic orthodontic brackets bonded to porcelain surfaces. Am. J. Orthod. 9(6):67-6. Macchi, R. L.. Materiales dentales. Editorial Panamericana. Buenos Aires, Argentina. Major, P.W., Koehler, J.R., Manning, K.E. 995. Shear bond strength of metal orthodontic brackets bonded to porcelain using various adhesion promoters. Am. J. Orthod. 8(3):3-39. Montgomery, D.C., Runger, G.C. 6. Applied Statistics and Probability for Engineers. 3a. Ed. McGraw-Hill. Nueva York. EE.UU. Nathanson, D. 997. Vital tooth bleaching: Sensibility and pulpar considerations. Am. J. Dentistry Assoc. 8(April):4-44. Smith, B. G., Wright, P. S., Brown, D. 996. Utilización de los materiales dentales. 996. Editorial Masson. Madrid, España. Zachrisson, Y. O., Zachrisson, B. U., Buyukyilmaz, T. 996. Surface preparation for orthodontic bonding to porcelain. Am. J. Orthod. 9(4):4-43.