Introdução: foram avaliadas as forças de cisalhamento após colagem de braquetes ortodônticos em superfícies resinosas microparticuladas ou micro-híbridas, após diferentes tratamentos de superfície.
Métodos: foram utilizados 280 corpos de prova, divididos em grupos de 10 elementos cada, sendo 140 preenchidos com resina microparticulada Durafill e 140 com resina micro-híbrida Charisma. Os tratamentos de superfície envolveram: ácido fosfórico, ácido fluorídrico, jato de bicarbonato de sódio, jato de óxido de alumínio, pedra e broca. A silanagem foi utilizada em metade dos grupos. O cisalhamento foi realizado com a máquina universal de testes EMIC DL 10000 MF, com célula de 10kg e velocidade de 0,5mm/min. As comparações entre as forças de cisalhamento foram obtidas por meio da análise de variância, e o grau de interação entre os tipos de compósito e o preparo de superfície foram obtidos por meio de uma regressão multivariada.
Resultados: as médias e desvios-padrão foram: jato de bicarbonato = 11,27 ± 2,78; broca = 9,26 ± 3,01; pedra = 7,95 ± 3,67; jato de óxido de alumínio = 7,04 ± 3,21; ácido fosfórico = 5,82 ± 1,90; ácido fluorídrico = 4,54 ± 2,87; e sem preparo = 2,75 ± 1,49. Um acréscimo de 1,94MPa foi obtido com o uso do compósito Charisma. A silanagem reduziu em 0,68MPa as médias do compósito Charisma, e aumentou o Durafill com uso do jato de bicarbonato (0,83), broca (0,98) e pedra (0,46).
Conclusão: os preparos com jato de bicarbonato, broca e pedra obtiveram médias de forças apropriadas para colagem. O compósito Charisma apresentou forças de maior intensidade que as da resina Durafill.
Palavras-chave: Resistência ao cisalhamento. Materiais dentários. Braquetes ortodônticos. Ortodontia.
INTRODUÇÃO
Pacientes adultos submetidos a tratamento ortodôntico frequentemente apresentam dentes restaurados com compósitos resinosos utilizados para recomposição estética e para restaurações1,2. Esse tipo de material também é facilmente encontrado em boca de pacientes jovens, devido à alta incidência de trauma na dentição permanente (30%)3.
Para a colagem de braquetes ortodônticos sobre o esmalte dentário, o uso de compósitos fotopolimerizáveis é vantajoso, pois permite um posicionamento criterioso dos acessórios e promove adesão suficiente para suportar a realização do movimento dentário durante a aplicação de diferentes tipos de força. A literatura também é vasta a respeito dos métodos e das propriedades da colagem direta de acessórios ortodônticos metálicos sobre a superfície de cerâmica4,5,6; porém, poucos estudos foram realizados para avaliar esse procedimento sobre restaurações de resina composta. Dessa forma, há uma grande necessidade clínica de se ter uma técnica eficiente que permita que os dentes restaurados com compósitos resinosos possam ser submetidos a diferentes tipos de aplicação de força.
Para que se desenvolva um método eficiente de colagem dos braquetes sobre as superfícies de resina composta, é necessário conhecer os fatores que influenciam diretamente no sucesso desse procedimento, como o tipo de compósito resinoso (híbrido ou de micropartículas) e a intensidade da força de adesão. Nos trabalhos realizados por alguns autores7,8, foi demonstrado que os braquetes metálicos colados aos compósitos restauradores híbridos e de micropartículas suportariam 7,8MPa de força de cisalhamento, valor que, segundo Lopez9, seria suficiente para o sucesso de uma colagem em situação clínica.
Vários métodos baseados na técnica de reparação de resinas compostas têm sido relatados como sendo capazes de melhorar a força de colagem, que incluem o ataque ácido10,11, a abrasão com ar12,13 e o uso de solventes e silanos14,15. Entretanto, não há consenso sobre os resultados obtidos com os diferentes procedimentos, o que justifica a realização do presente trabalho. Assim, o objetivo foi avaliar as forças de adesão provenientes da colagem direta de braquetes ortodônticos em superfícies compostas por material restaurador microparticulado ou micro-híbrido, submetidos a diferentes métodos químicos e físicos de tratamentos de superfície.
MATERIAL E MÉTODOS
Foram confeccionados 280 cilindros de acrílico (corpos de prova, ou CPs), com 25mm de diâmetro e 5mm de altura, com um orifício de 8mm de diâmetro e 1,5mm de profundidade, com ranhuras no fundo para maior retenção do compósito resinoso. Desses, 240 foram utilizados para os testes com tratamentos de superfície, e o restante para o grupo controle. A fim de evitar o escoamento da resina de colagem Transbond XT (3M/Unitek, EUA) — influenciando os valores de tensão de ruptura no cisalhamento —, a área de colagem foi restringida com fita isolante antes dos preparos de superfície.
Dois tipos de compósitos resinosos foram testados: o compósito resinoso de micropartículas Durafill (Heraeus-Kulzer, Alemanha); e o compósito resinoso micro-híbrido Charisma (Heraeus-Kulzer). Ambos os materiais foram inseridos de uma única vez para reduzir a incorporação de bolhas, sendo fotopolimerizados por 40 segundos — 20 segundos na parte superior e 20 segundos na inferior. Uma lâmina de vidro foi utilizada para a compressão e homogeneização do material (Fig. 1). O fotopolimerizador utilizado foi o Ortholux XT Visible Light Curing Unit (3M/Unitek), que teve sua intensidade luminosa aferida (Optilux Radiometer Model 100, SDS Care, EUA) antes da polimerização para cada etapa, em todos os grupos. A intensidade foi de 450 ± 10mW/cm2, tendo como critério adicional a realização dos procedimentos de colagem sempre no mesmo ambiente e utilizando um estabilizador de voltagem de 1KVa, ligado ao fotopolimerizador. Os CPs foram armazenados em recipientes plásticos com água destilada, recobertos por revestimento opaco, mantidos em estufa a 37 ± 1°C e estocados por 7 dias para envelhecimento.
Os CPs foram divididos em 28 grupos de 10 elementos cada, separados pelo tipo de tratamento de superfície, pelo tipo de resina composta e pelo uso ou não uso de silano (Quadro 1). As superfícies resinosas foram tratadas com os seguintes agentes: ácido fosfórico a 37% (Condicionador Dental G, Dentsply, Petrópolis/RJ) por 30 segundos (Fig. 2A); ácido fluorídrico a 10% (Condicionador de Porcelanas, Dentsply) por dois minutos (Fig. 2B); jato de óxido de alumínio (Jateador da Bio Art Equipamentos Odontológicos Ltda, São Carlos/SP) com partículas de 50mm (Fig. 2C); jato de bicarbonato (Profi II Ceramic, Dabi Atlante, Ribeirão Preto/SP) de 60 libras (Fig. 2D); pedra montada cilíndrica (Jon, São Paulo/SP) (Fig. 2E); e broca diamantada cilíndrica de alta rotação (3101, KG Sorensen, Barueri/SP) (Fig. 2F). Nos dois últimos grupos obteve-se ranhuras unidirecionais, verificadas em lupa estereoscópica. O procedimento de limpeza e secagem foi semelhante em todos os outros grupos, sendo com spray ar/água por 30 segundos, seguido por secagem com ar pelo mesmo tempo.
Em seguida, foi feita a colagem de braquetes metálicos Standard Edgewise para incisivo central superior (Dental Morelli Ltda., Sorocaba/SP), com 3,8mm x 3,6mm de base, e slot de 0,022″ x 0,030″. Os braquetes foram colados ao compósito restaurador dos CPs utilizando o sistema de colagem ortodôntica Transbond XT, conforme as especificações do fabricante (Fig. 3).
Utilizou-se microbrush (KG Sorensen Indústria e Comércio Ltda., Barueri/SP) nos grupos em que houve aplicação de silano (Angelus, Londrina/PR) e, após espera de um minuto, esse foi homogeneizado por meio de jato de ar durante três segundos, assim como o adesivo (Primer Transbond XT, 3M/Unitek, Monrovia, EUA), que também foi aplicado com microbrush e homogeneizado por jato de ar.
O sistema Transbond XT foi aplicado à base do braquete, e esse posicionado na superfície do compósito restaurador previamente tratado. Os braquetes foram levemente pressionados, evitando qualquer movimentação e promovendo o escoamento da pasta adesiva para remoção dos excessos com sonda exploradora #5 (Duflex, Petrópolis/RJ). Foi realizada a irradiação luminosa do conjunto por 20 segundos (10 segundos na face mesial e 10 segundos na face distal). Após a colagem dos braquetes, foi realizado o mesmo protocolo de armazenamento anteriormente descrito. Em seguida, por mais 7 dias os espécimes foram novamente estocados em água destilada a 37°C, para envelhecimento.
Ensaio de cisalhamento
Para o ensaio mecânico de resistência ao cisalhamento, foi utilizada uma máquina universal de testes (EMIC DL 10000 MF, célula Trd 21) do Laboratório de Biomateriais do Instituto Militar de Engenharia. Os CPs foram fixados a um dispositivo de modo que a base do braquete ficasse paralela à ponta ativa do cinzel (Fig. 4). Os ensaios foram realizados com uma célula de carga de 10Kg a velocidade de 0,5mm/min16, e aos dados foram registrados por meio do programa de computador TESC versão 3.04 (São José dos Pinhais/PR).
Índice de remanescente adesivo (ARI)
Após o cisalhamento dos CPs, as bases dos braquetes e as superfícies resinosas foram examinadas por meio de estereomicroscopia, com magnificação de 20X. O ARI foi categorizado da seguinte forma: escore 0 (nenhum adesivo presente na base dos braquetes); 1 (menos da metade); 2 (mais da metade); 3 (todo o adesivo sobre a base dos braquetes)17.
Foi realizada a análise descritiva dos dados com as médias, medianas e desvios-padrão. As comparações entre as médias da força de cisalhamento foram realizadas por meio da Análise de Variância (ANOVA) com correção de Scheffé para comparações múltiplas. O teste de Kruskall-Wallis foi empregado para as comparações múltiplas entre os escores e complementado pelo teste de Mann-Whitney.
RESULTADOS
Os valores médios das forças de cisalhamento variaram entre 2,30MPa e 12,02MPa, sendo que os grupos tratados pelo condicionamento ácido obtiveram valores inferiores aos observados nos grupos tratados por jateamento, broca e pedra. Nos CPs preenchidos com resina Durafill e com aplicação de silano, houve melhora das médias após os tratamentos com jato de bicarbonato, broca e pedra; porém, foram observados altos desvios-padrão (Fig. 5). Para a resina Charisma, a maior média foi obtida com o jato de bicarbonato, sem silano, sendo que com a aplicação de silano houve piora das médias dos valores de ruptura, com exceção do condicionamento com ácido fosfórico (Fig. 6). Os grupos tratados com pedra sem silano apresentaram o maior desvio-padrão, seguidos pelos com condicionamento com ácido fluorídrico sem silano. Os grupos controle, em ambos os compósitos resinosos, obtiveram as menores forças ao cisalhamento dos braquetes (Tab. 1).
As análises bivariadas mostraram que há diferença entre as médias intergrupos, isso é, entre Durafill e Charisma, entre todos os preparos de superfície e entre a aplicação ou não de silano. O grupo Charisma obteve médias superiores às do grupo Durafill; o melhor desempenho foi com o jato de bicarbonato, e o segundo com broca diamantada. Os efeitos (independentemente do tipo de compósito resinoso), os tipos de preparos de superfície e o uso de silano foram avaliados por meio de regressão linear múltipla. A análise do modelo mostrou interação significativa entre o tipo de compósito e o tipo de preparo (Tab. 1).
Para a análise trivariada, o grupo da resina Charisma tratada com ácido fluorídrico sem silano (5,85MPa) foi utilizado como base de comparação. Comparados a esse grupo, todos os demais diferiram significativamente nos valores de cisalhamento dos CPs, exceto quando do uso de ácido fosfórico (p = 0,23). No compósito resinoso Charisma, os ensaios mostraram que o melhor preparo de superfície (em relação ao ácido fluorídrico) foi o jateamento de bicarbonato (+5,42MPa), seguido pelo uso de broca (+4,52 MPa), óxido de alumínio (+3,01 MPa) e pedra (+2,23 MPa). No grupo controle, o não uso do silano reduziu em 1,94MPa a resistência ao cisalhamento quando comparado ao com uso do ácido fluorídrico nas mesmas condições (Tab. 1).
Na Tabela 2, o modelo de regressão linear multivariada evidencia a interação entre as variáveis tipo de compósito e tipo de preparo de superfície. Utilizou-se como base para comparação a resina Charisma com ácido fluorídrico, em que a colagem — feita com a aplicação do silano — resultou na redução da adesão dos braquetes em 0,68MPa (p = 0,05). Verificou-se que a utilização da resina Durafill com o mesmo preparo de superfície (ácido fluorídrico sem silano), comparada à da resina Charisma, piora em 1,94MPa a força de cisalhamento (Tab. 2).
Apesar da resina Durafill ter apresentado resultados menores que os do compósito Charisma, o uso combinado de Durafill com jato de bicarbonato resultou em aumento da força de cisalhamento (+2,63 MPa) se comparado com os dados observados (médias) com o uso de jato de bicarbonato e Charisma. O grupo pedra também teve um aumento significativo de 2,37MPa (p = 0,05) em relação ao grupo de comparação (Tab. 2).
As diferenças estatísticas intergrupos referentes ao ARI são apresentadas na Tabela 3. A análise dos escores quanto ao ARI nos CPs após o processo de descolagem dos braquetes indicou uma tendência dos grupos Charisma com superfície tratada com ácido fluorídrico, óxido de alumínio, pedra montada (com aplicação de silano) e broca diamantada (sem silano) apresentarem falhas na interface adesivo-braquete. Nos grupos Durafill, a falha na mesma interface foi observada nos CPs condicionados com ácido fluorídrico e jato de óxido de alumínio (sem aplicação de silano). Os grupos Charisma tratados com ácido fosfórico, jato de bicarbonato e com o uso de pedra (sem aplicação de silano) e broca (com silano) apresentaram tendências de falha na interface adesivo-CP. O mesmo comportamento foi verificado nos grupos Durafill condicionados com ácido fosfórico, jato de bicarbonato e após uso de pedra e de broca diamantada (Tab. 3).
Quanto ao ARI, o uso de silano não gerou diferenças em muitos grupos, com exceção de três grupos de CPs preenchidos com o compósito Charisma e de superfícies tratadas com ácido fluorídrico, pedra montada e broca diamantada.
DISCUSSÃO
A força de cisalhamento dos dois tipos de compósitos resinosos testados foi considerada diferente e influenciada pela grande maioria dos preparos de superfície analisados. De acordo com Swift, Le Valley e Boyer10, a força de cisalhamento da colagem da resina híbrida foi maior do que a de microparticuladas, apesar desse estudo não testar a adesão com o braquete ortodôntico.
A maioria dos trabalhos revistos no presente estudo testou a força de adesão de diferentes tipos de resina nos procedimentos de reparação de restaurações estéticas. Nesses trabalhos, vários autores18-21 relataram a necessidade de se condicionar os compósitos para aumentar sua capacidade adesiva. No presente estudo, verificou-se que o efeito dos preparos de superfície nos dois tipos de compósito resinosos foi semelhante ao dos procedimentos reparadores de restaurações.
O tratamento com ácido fluorídrico produziu uma diminuição significativa na força de cisalhamento quando comparada à de procedimentos de jateamento (bicarbonato e óxido de alumínio) ou de ranhuras na superfície (broca e pedra) (Tab. 1, 2). Esse achado encontra-se de acordo com os trabalhos relatados na literatura16,22,23.
Swift, Le Valley e Boyer10 afirmaram que o efeito do ácido hidrofluorídrico está relacionado a seu percentual, tamanho e tipo de composição inorgânica. Portanto, dependendo do tipo de compósito resinoso escolhido, o efeito do ácido fluorídrico poderá alterar o efeito de coesão entre as resinas, diminuindo a força de tensão de ruptura. O ácido hidrofluorídrico age dissolvendo as partículas de vidro, levando ao aumento da porosidade superficial, que resulta no aumento da retenção mecânica promovida pelo agente de colagem. Essa aplicação a 9,6% por 2 minutos pode ser considerada agressiva, uma vez que os condicionamentos de pequena duração podem dissolver o preenchimento e a maciez resinosa.
Os riscos envolvidos no manuseio do ácido hidrofluorídrico e os pobres resultados obtidos podem torná-lo menos indicado como agente condicionador de superfícies. Comportamento semelhante para esse procedimento de preparo foi observado no presente trabalho.
A abrasão com ar e as ranhuras abrasivas produziram os melhores resultados, estando esse achado de acordo com diversos trabalhos conduzidos previamente10,23. Dependendo do tipo de compósito resinoso tratado, foram observadas diferenças entre as formas de preparo com jato abrasivo. Para o compósito Durafill, o desempenho da força de cisalhamento foi maior com do que sem silanagem — diferentemente da resina Charisma, onde maiores valores foram obtidos sem a aplicação do silano. Esses dados corroboram os achados de Martin e Lopez16, mas contrastam os de outros autores que relataram a melhoria nas forças de colagem com o uso do silano após o procedimento abrasivo24.
Quando se trata de reparações em porcelana, a silanagem parece melhorar a colagem de compósito após o condicionamento ácido, o jateamento e após preparos com brocas e pedras25. A silanização e o uso de adesivos parecem aumentar levemente a força de adesão quando comparados ao uso de adesivo apenas. O que ocorreu com a resina Durafill com o jateamento de bicarbonato de sódio, com ranhuras por broca e pedra; e na resina Charisma, em geral, foi um aumento na resistência ao cisalhamento promovido pelo silano, em áreas condicionadas com ácido fosfórico (Fig. 5, 6)26. Apesar de Sodërholm e Roberts27 não terem encontrado diferenças estatisticamente significativas na reparação de superfícies de compósitos após uso do silano, o presente trabalho observou aumento na resistência ao cisalhamento de superfícies preparadas com jateamento de bicarbonato de sódio e com ranhuras por broca e pedra nos CPs preenchidos com o compósito Durafill. Talvez o agente silano seja o responsável pelo aumento das forças de resistência ao cisalhamento observadas nas superfícies resinosas micro-híbridas.
A ação de agentes de união é ocorre por facilitar a infiltração do compósito resinoso nas ranhuras microscópicas decorrentes do prévio preparo de superfície16. A criação de ranhuras permite o desprendimento de partículas inorgânicas, deixando exposta uma região mais profunda da matriz resinosa do compósito. Como existe uma semelhança estrutural entre o material de colagem ortodôntica e as resinas compostas avaliadas no presente estudo, seriam esperados valores de resistência ao cisalhamento que permitissem a longevidade clínica dos braquetes a serem colados. Contudo, esse aumento nas forças de cisalhamento após silanização não foi observado na resina Charisma, o que talvez possa indicar alguma alteração na exposição de porções mais profundas da matriz inorgânica do material quando comparado aos compósitos micro-hibrídos (Fig. 6). São necessário estudos complementares para a comprovação desse achado laboratorial.
Foram observadas diferenças nos escores quanto ao ARI, podendo essas variações estar relacionadas com as singularidades existentes entre os dois tipos de compósitos, bem como pela eficiência apresentada pelos diferentes tipos de tratamento da superfície (Tab. 3). Não foram verificadas diferenças entre o uso ou não uso de silano quanto ao ARI em muitos grupos, estando esse achado de acordo com estudos conduzidos por Sodërholm e Roberts27.
Quanto à questão da força média de tensão de ruptura dos braquetes nos corpos de prova, cabe salientar que, segundo Lopes9, deve-se suportar, no mínimo, 7,8MPa de força de cisalhamento, valor que seria suficiente para o sucesso de uma colagem em situação clínica. No presente caso, somente os CPs preenchidos pelo composto resinoso Durafill após o preparo promovido pelo jato de bicarbonato, por broca ou por pedra, alcançaram médias superiores à sugerida por Lopes9. Quanto aos compósitos resinosos Charisma, os preparos de superfície que obtiveram valores maiores que 7,8MPa foram os grupos após o jateamento com óxido de alumínio, jato de bicarbonato, broca e pedra — sem silano (Tab. 1).
Dessa forma, em restaurações de dentes anteriores restaurados com a resina microparticulada Durafill, os braquetes ortodônticos teriam menores possibilidades de descolagem se colados após o preparo de superfície com jato de bicarbonato, broca ou pedra, com ou sem silano. Entretanto, no caso de colagem de braquetes em restaurações estéticas envolvendo dentes posteriores restaurados com o compósito micro-híbrido Charisma, os melhores preparos de superfície, segundo os resultados encontrados, seriam o jato de óxido de alumínio e bicarbonato, broca e pedra sem silano.
Parece ter havido influência do operador nos preparos de superfície, uma vez que os valores do desvio-padrão para as médias obtidas não foram baixos, principalmente nos grupos preparados por jato de bicarbonato, broca ou pedra. Isso leva a crer que a escolha do método de colagem para braquetes ortodônticos sobre compósitos resinosos pode sofrer alteração conforme o ortodontista que está realizando o procedimento (Tab. 1).
CONCLUSÃO
1) O compósito resinoso micro-híbrido Charisma suportou melhor as forças de ruptura durante os testes de cisalhamento dos braquetes do que a resina microparticulada Durafill.
2) A silanagem melhorou o preparo de superfície do compósito resinoso Durafill quando realizado o jateamento com bicarbonato e quando realizadas ranhuras por broca ou pedra.
3) Quando realizada nos compósitos resinosos Charisma, a silanagem piorou as médias obtidas para tensão de ruptura dos braquetes ortodônticos em todos os preparos de superfícies, à exceção o ácido fosfórico.
4) Os preparos de superfície com jato de bicarbonato, broca ou pedra sofreram maior influência do operador do que os demais.
5) O tratamento de superfície com jato de bicarbonato, broca ou pedra, nos dois tipos de compósitos resinosos testados, obtiveram médias de tensão de ruptura superiores a 7,8MPa — valor preconizado suficiente para o sucesso de uma colagem em situação clínica.
AGRADECIMENTOS
Aos Doutores Felipe A.R. Carvalho e Rhita C.C. Almeida, pela colaboração com o presente trabalho.
À Morelli Ortodontia, pela doação dos materiais analisados no presente estudo.
À Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro (FAPERJ) pelo suporte fornecido. Número do Projeto de Bolsa Pós-Doutor n° 152.022/2007 (E-26/101.056/2007).
Como citar este artigo: Brunharo IHVP, Fernandes DJ, Miranda MS, Artese F. Influence of surface treatment on shear bond strength of orthodontic brackets. Dental Press J Orthod. 2013 May-June;18(3):54-62.
Enviado em: 10 de setembro de 2009 – Revisado e aceito: 12 de abril de 2010
» 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: Ione Helena Vieira Portella Brunharo
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