INTRODUCCIÓN
A diferencia de la odontología restauradora, donde una restauración debe durar tanto como sea posible, los aditamentos de ortodoncia deben adherirse en los dientes aproximadamente 2 años. No obstante, a pesar de ser transitoria la unión entre la base del bracket y la superficie del esmalte, esta debe ser lo suficientemente fuerte para resistir tensiones, cargas y fuerzas masticatorias (2). Reynolds, en 1975, estableció que el rango de resistencia al desalojo de brackets, debe ser clínicamente de 5.9 a 7.8 MPa como óptimo (3).
A principios de 1990, se estimó que el 75 % de los ortodoncistas estadounidenses reciclan sus brackets, cuyo proceso básico de reciclado consiste en la eliminación de restos del agente de unión en su base, sin causar daños en la malla de retención, sin distorsionar las dimensiones de la ranura ni alterar negativamente las propiedades del material metálico (4). El reciclado de brackets se puede realizar en el consultorio dental o en empresas especializadas.
El reciclaje industrial de brackets ortodóncicos presenta como ventajas una superficie resistente a la corrosión después del electropulido, la esterilidad como resultado de las temperaturas empleadas y el ahorro económico, que podría ser tan alto como el 90 %, debido al hecho de que uno solo, se puede reciclar hasta cinco veces (5).
Existen varios métodos de reciclaje, entre ellos se encuentran los métodos mecánicos (pieza de mano con broca o arenado), los térmicos (calentamiento directo) y una combinación de ambos (calor directo para quemar el compuesto adhesivo, seguido de arenado y pulido electrolítico) (6).
El arenado es una técnica introducida en la década de 1950, que utiliza una corriente de aire comprimido de alta velocidad con partículas de óxido de aluminio entre 50 µm y 100 µm de diámetro (7-8). En brackets ortodóncicos que se desean reciclar, las partículas de óxido de aluminio se aplican sobre su base para eliminar los restos de resina que quedan adheridos a esta. Adicionalmente, el arenado confiere a la base una superficie rugosa e irregular que puede mejorar su adhesión mecánica al diente (6-8).
La flama directa aumenta la temperatura y elimina restos de resina en la base del bracket. Sin embargo, algunos estudios concluyen que este procedimiento disminuye ligeramente la fuerza de adhesión (5, 9). La utilización de calor para eliminar resina de la base del bracket, así como para esterilizar estos aditamentos afecta su microestructura (7, 10). Si el acero se calienta entre 400-900 °C, se presenta un precipitado de carburo y cromo, provocando un debilitamiento de la estructura general del bracket. Temperaturas superiores a 650 °C recalientan y ablandan el metal, afectando las propiedades de dureza y resistencia a la tracción (10).
El electropulido es una técnica utilizada para eliminar la capa altamente adherente de óxidos y carburos que se forma en la superficie del bracket, restaurando el brillo del metal después de haber sido sometido al calentamiento directo. Varios autores aseguran que el electropulido tiende a abrir las ranuras del bracket, disminuye el nivel de retención en las bases y adelgaza las alas, el cuerpo y especialmente su malla (11).
Orto-Cycle Co. Inc. es una empresa recicladora que comenzó a laborar en Hollywood, California en 1976. Esta empresa se encarga de limpiar, inspeccionar, clasificar y descontaminar aparatos de ortodoncia con gran precisión. Según el señor Arroyo, representante de Orto-Cycle Co. Inc., en el proceso de reciclaje de brackets, la ranura sigue siendo la misma, no hay carbonización adhesiva, no se utiliza el electropulido, los clips autoligables no se ven afectados, hay un cambio mínimo de propiedades y la adherencia al diente puede mejorarse. Por políticas de la empresa se reservan la divulgación de los procedimientos específicos por los cuales reciclan los aditamentos ortodóncicos (12).
Dada la tendencia actual de reciclaje, se hace necesario simular pruebas mecánicas para conocer el comportamiento de los brackets reutilizados, con el fin de documentar científicamente e investigar la confiabilidad de su uso.
En el presente estudio se realizó una comparación de la resistencia al desalojo entre brackets nuevos, brackets arenados junto con un proceso de esterilizado posterior al debondeado, y brackets reciclados por la empresa Ortho-Cycle Co. Inc.
MATERIALES Y MÉTODOS
Esta investigación experimental se realizó entre los años 2012 y 2013, en tres universidades distintas del Distrito Federal de México: Universidad Intercontinental (UIC), Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) y Universidad Autónoma Metropolitana (UAM).
El diseño experimental contempló tres grupos de estudio, según el tipo de bracket utilizado: un grupo control (brackets nuevos), y dos experimentales (brackets arenados y brackets de la empresa Ortho-Cycle Co. Inc.).
La elección del tipo de bracket utilizado en los tres grupos fue por conveniencia, ya que se utilizaron brackets de premolares con prescripción MBT 0.022" x 0.028", de la Serie Gemini de Unitek(TM) 3M, fabricados en Estados Unidos y donados por esta empresa para el estudio.
Más de 100 premolares humanos, extraídos por indicaciones ortodóncicas a pacientes del Postgrado de Ortodoncia de la Universidad Intercontinental (UIC), se almacenaron en agua destilada. De este grupo se eligieron solamente 60, por medio de una inspección macroscópica de forma directa, con un tiempo de antigüedad menor a 6 meses, almacenados y colocados, posterior a su extracción, en agua destilada, sin restauraciones, manchas, erosiones, fracturas ni fisuras. Los criterios establecidos para la exclusión fueron aquellas piezas dentales extraídas con un tiempo mayor a 6 meses, no almacenados o no colocados, posterior a su extracción, en agua destilada, con restauraciones, manchas, erosiones, fracturas o fisuras. La cantidad de premolares para cada grupo se determinó por un parámetro que estableciera el nivel de confianza deseado (95 %).
Las pruebas de desprendimiento se realizaron en el Laboratorio de Biomateriales Dentales de la Facultad de Odontología en la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM).
Los 60 premolares se dividieron al azar en tres grupos. A cada diente se le realizó profilaxis con polvo de piedra pómez por 20 segundos; seguidamente, se lavó con agua destilada y se secó con una torunda de algodón. Se aplicó el sistema adhesivo Transbond(TM) Plus Self Etching Primer (3M Unitek, Estados Unidos) por 3-5 segundos, soplando con aire libre de humedad con una jeringa triple por 1-2 segundos para aplanar la superficie. Se colocó resina Transbond XT (3M Unitek, Estados Unidos) en la malla del bracket, este se ajustó en el centro de la corona del diente, y se ejerció una fuerza de 7 onzas con un Dontrix (Orthodontic Design and Production Inc.). Se retiraron los excesos de resina con un explorador, y por último, se fotopolimerizó por 40 segundos (Lámpara de fotocurado LED, Bluephase 20i Ivoclar Vivadent).
Los grupos se dividieron, según la condición del bracket utilizado:
GRUPO 1: 20 premolares a los que se le adhirieron brackets nuevos.
GRUPO 2: 20 premolares a los que se le adhirieron brackets arenados, limpiados con ultrasonido y esterilizados.
Los brackets de este grupo fueron los debondeados del Grupo 1. Estos se arenaron con un arenador (Dune ECO Tech), a una distancia de 10 mm, con polvo de óxido de aluminio de 50 µm (Bio Art), a 90 PSI (5 BAR), por un tiempo de 10 a 15 segundos, hasta que, visiblemente, no quedaran restos de adhesivo en sus bases. Posteriormente, se colocaron en el ultrasonido por 10 minutos con solución limpiadora para este propósito (BioSonic UC 125, Coltène Whaledent).
Para finalizar, se introdujeron en una bolsa de papel grado médico y se esterilizaron en la autoclave (Tuttnaver) por 35 minutos a una temperatura de 134 ºC (273 ºF).
GRUPO 3: 20 premolares a los que se le adhirieron brackets reciclados por la empresa Ortho-Cycle Co. Inc.
Posterior a la adhesión de los brackets, los dientes se conservaron 24 horas en tres envases plásticos con agua destilada, rotulados según el grupo.
Luego, se termociclaron durante 500 ciclos, un ciclo por minuto, a las temperaturas de 5 y 55 ºC. Posteriormente, se colocaron en una cámara ambientadora a 37 ºC por 24 horas.
Cada diente se montó en un anillo metálico con acrílico y se colocaron en agua destilada a temperatura ambiente, para luego probar la resistencia al desalojo del bracket en la máquina universal de pruebas Instron (Instron 5567), con una velocidad de desprendimiento de 1 mm por minuto. Finalmente, se anotó la resistencia al desalojo.
Para determinar el Índice de Adhesivo Remanente, se utilizaron los criterios de Artun y Bergland en 1984 (1). Este índice determina la cantidad de adhesivo remanente adherido en la base del bracket y en el esmalte dental. Para realizar esta observación, se utilizó un microscopio óptico (Seiler Dental LED 100-LED220) a una magnificación de 10x y se clasificó según el adhesivo remanente en valores de 0 a 3.
0 = No adhesivo remanente en el diente.
1 = Menos del 50 % de adhesivo remanente en el diente.
2 = Más del 50 % de adhesivo remanente en el diente.
3 = Todo el adhesivo remanente en el diente.
Por último, se observaron las mallas de los tres grupos de brackets antes de su adhesión al diente y después del desprendimiento, por medio de un microscopio óptico (Seiler Dental LED 100-LED220) en la Universidad Intercontinental (UIC), a una magnificación de 10x. También, se utilizó un microscopio electrónico de barrido (JEOL, JSM 5610), proporcionado por la UAM, para inspeccionarlos a 50x, 100x y 500x.
ANÁLISIS ESTADÍSTICO
La prueba estadística utilizada contempló la aplicación de un análisis de varianza (ANOVA), a partir de la prueba de Fisher. Esta permitió comparar los tres grupos experimentales.
Mediante el análisis estadístico se efectuó la comparación entre las medias de las muestras consideradas. Primeramente, la prueba de Fisher permitió conocer si existen o no diferencias estadísticas significativas entre los grupos experimentales y, adicionalmente, por medio de la prueba no paramétrica de Tukey, se dio a conocer entre qué grupos de comparación existen diferencias estadísticamente significativas.
Para verificar si se presentó diferencia estadísticamente significativa en el comportamiento de los grupos, según el ARI (1), se realizó la Prueba de Chi Cuadrada.
RESULTADOS
Los valores obtenidos, después de realizar las pruebas de desprendimiento de los brackets nuevos, arenados y reciclados, se utilizaron para calcular la estadística, donde se obtuvo las medidas de tendencia central y el grado de dispersión de las muestras (Tabla 1). El grupo de brackets reciclados presentó el promedio de resistencia al desprendimiento más alto, la desviación estándar más baja y el menor coeficiente de variación. Seguido a este grupo, se encontraron los brackets nuevos en cuanto a la fuerza de desalojo y a la desviación estándar. Finalmente, el menor valor de desalojo fue para el grupo de brackets arenados, teniendo la mayor desviación estándar y la mayor variabilidad en los resultados, lo que conlleva a la posibilidad de obtener resultados diferentes a los deseados.
Al realizar la Prueba de Fisher se determinó que la F experimental (Fexp) es menor que la F crítica (Fcrít), por lo que no existe una diferencia estadísticamente significativa, con una certidumbre del 95 % (Tabla 2).
Una vez obtenido el resultado de la Prueba de Ficher, se realizó la Prueba de Tukey. Al comparar los valores de Tukey experimentales (Texp) contra los valores de Tukey críticos (Tcrít), se adquirieron, en todas las comparaciones, valores menores para los Texp, por lo que se infiere que no existe diferencia estadísticamente significativa entre todos y cada par de los grupos comparados (Tabla 3).
Después del desprendimiento de los brackets con la Máquina Universal de Pruebas Instron, se realizó el análisis de ARI (Índice de Adhesivo Remanente), según los criterios de Artun y Berglan (1984) (1). Para el grupo control (brackets nuevos), el 55 % de las muestras (11) se observaron con un valor de 1, el 35 % con un valor ARI de 0 (7 muestras), y solamente 1 bracket presentó valor 2, y otro 3. En el grupo de brackets arenados, se observa que el 75 % de las muestras (15) presentan un índice de 2, y el otro 25 % (5 muestras) se encontraban con un valor ARI de 1. Finalmente, el grupo de brackets reciclados presenta 11 muestras con el valor 1 (55 %), 7 con ARI de 3 (35 %) y 2 con 1 (10 %).
Para verificar si se presenta diferencia estadísticamente significativa en el comportamiento de los grupos según el ARI, se realizó la Prueba de Chi Cuadrada, de la cual se puede afirmar que sí se presenta entre los brackets nuevos y los arenados, también entre los nuevos y los reciclados [chi cuadrada experimental (X²exp) es mayor que la chi cuadrada crítica (X²crít)]. Contrario a esto, si se comparan los brackets arenados y los reciclados, no se encuentra diferencia significativa entre ambos grupos en cuanto a su índice de adhesivo remanente [chi cuadrada experimental es menor que la chi cuadrada crítica] (Tabla 4).
La mallas de los tres grupos de brackets se observaron antes de su adhesión (Figura 1) y posterior al decementado (Figura 2), por medio de un microscopio óptico a una magnificación de 10x; también se utilizó un microscopio electrónico de barrido para inspeccionarlos a 50x, 100x y 500x.
DISCUSIÓN
La fuerza de adhesión de los brackets de ortodoncia es de suma importancia y, al mismo tiempo, difícil de pronosticar. Según Harini y Reddy, un 5-7 % sufren fallas de unión debido a deficientes técnicas de adhesión, desprendimiento accidental o la falta de un enlace químico en la interface bracket - adhesivo (13). El desprendimiento de estos aditamentos durante el tratamiento causa molestias en el paciente, además que retrasa y aumenta el costo del mismo (14).
La falta de estandarización en la metodología de investigaciones in vitro de resistencia al desprendimiento de brackets en ortodoncia se demuestra en la literatura y dificulta las comparaciones de los resultados por diferentes estudios (15).
En esta investigación se realizaron mediciones de fuerzas al desprendimiento para brackets nuevos, brackets arenados y brackets reciclados, con el fin de observar cualquier posible cambio en las propiedades de retención de las mallas tratadas.
En el estudio in vitro se encontró que el grupo de brackets reciclados por la empresa Ortho-Cycle Co. Inc. obtuvo el promedio de desprendimiento más alto, seguido por el grupo de brackets nuevos; el grupo con menor fuerza de adhesión, fue el integrado por los brackets arenados clínicamente. Si se compara la resistencia al desalojo de los tres grupos de brackets analizados, todos se encuentran dentro del rango propuesto por Reynolds y Von Fraunhofer (3) y no hubo diferencias estadísticamente significativas entre ellos.
El grupo control constituido por los brackets nuevos obtuvo un promedio en la resistencia al desprendimiento de 7.24 MPa, cuyo valor es inferior al estudio realizado por Martínez (16); esta disminución se puede atribuir al procedimiento de termociclado que se realizó en esta investigación, apoyado en la literatura por Bishara, Ajlouni y Laffoon (17), en donde afirman que existe una disminución en la fuerza de resistencia al desprendimiento después del termociclado.
Al estudiar los brackets reciclados por la empresa Ortho-Cycle Co. Inc., estos presentan una fuerza de desprendimiento de 7.55 MPa, coincidiendo con los estudios realizados por Mascia y Chen (18), donde los brackets de la marca Unitek no mostraron cambios significativos en su fuerza de adhesión después de su reciclaje por la citada empresa.
Se concuerda con Cacciafesta, Sfondrini, Melsen y Scribante (19), quienes afirman que ciertos procedimientos de reciclaje industrial no afectan significativamente la adhesión de los brackets. También, de acuerdo con el señor Pedro Arroyo, representante de ventas de la compañía Orto-Cycle Co. Inc., en que la adherencia del bracket se mantiene debido a los procedimientos de acondicionamiento realizados por su empresa (12).
Por último, si se analiza la resistencia al desalojo de los brackets arenados, el cual tuvo una fuerza de adhesión promedio de 6.43 MPa, se coincide con Quick et al. (2005), Jacobson (2002), Sonis (1996), Grabouski, Staley y Jakobsen (1998) y Wanderley, Simonides, Borges de Araújo, Aranha y Moura (2006) en que diferentes métodos de reacondicionamiento clínico, incluido el proceso de arenado, no afecta la resistencia al desprendimiento de manera significativa, por lo que es un método eficaz para la limpieza de los brackets (5-6, 8, 20-21).
Asimismo, de acuerdo con Regan et al. (7), el reciclaje clínico, con el método químico y térmico, demuestra tener una reducción en la resistencia al desalojo, pero no estadísticamente significativo.
Finalmente, no se está de acuerdo con Buchman (10), quien afirma que un aumento en la temperatura del bracket puede provocar un debilitamiento de su estructura general, afectando propiedades como la resistencia al desalojo de manera significativa.
Es importante mencionar que el mayor valor de desviación estándar y el mayor porcentaje de coeficiente de variación fue para el grupo de brackets arenados. Esto se le puede atribuir al proceso de acondicionamiento de la malla del bracket; a pesar que se trató de realizar con métodos estandarizados, el arenado se realizó de manera manual, lo que pudo causar cierta variación; además, el tiempo del mismo fue diferente entre las muestras, hasta lograr ver una base del bracket completamente libre de resina, condicionado a la cantidad de resina que quedó adherida después del desprendimiento de los brackets nuevos mediante la máquina universal de ensayos Instron.
Al realizar el análisis de ARI (1) para evaluar donde se ubica la falla adhesiva de cada grupo; se observa que para la mayoría de los brackets nuevos y los reciclados por la empresa Ortho-Cycle Co. Inc., existe una mayor cantidad de resina en sus bases en comparación con las superficies de esmalte, por lo que se clasifican con el valor 1, en donde hay menos del 50 % de adhesivo remanente en el diente; por lo tanto el mayor fallo en la adhesión surgió dentro de la resina y la interface resina-esmalte dental.
Cuando se observaron los brackets arenados, la mayoría se clasificaron con el valor 2 según ARI, en donde más del 50 % de adhesivo remanente se encontraba en el diente; por lo que se deduce un fallo dentro de la resina y entre la resina-base del bracket.
Al realizar, la prueba de Chi Cuadrada, se afirma que existe diferencia estadísticamente significativa, en cuanto al ARI, entre los brackets nuevos y los arenados, también entre los nuevos y reciclados. No se encuentra diferencia significativa si se comparan los brackets arenados con los reciclados.
También, se utilizó un microscopio electrónico de barrido, con los aumentos de 50x, 100x y 500x, para observar las mallas de los diferentes grupos de brackets, antes y después de su desprendimiento utilizando la máquina Instron.
El grupo de brackets reciclados por la empresa Ortho-Cycle Co. Inc. mostró un aumento en la rugosidad de la superficie de su malla, si se comparan con los brackets nuevos. Contrario a esto, se observa una superficie más lisa en los arenados clínicamente.
Coincidiendo con los resultados para el ARI, después del desprendimiento; en los brackets nuevos y reciclados se observó una retención mecánica con gran cantidad de resina dentro de su malla, a diferencia de los arenados en donde hay pequeñas zonas con esta penetración de resina dentro de la malla metálica.
LIMITACIONES
Se encontraron varias limitaciones al realizar las pruebas experimentales. Estas fueron:
* Los premolares no se extrajeron al mismo tiempo, lo que pudo ocasionar diferencias en el contenido de proteínas y otras sustancias en el esmalte dental.
* El arenado se realizó de forma manual y sin límite de tiempo.
* Las limitaciones propias de un estudio in vitro, en donde no se representan totalmente las condiciones orales.
* La realización del Índice de Adhesivo Remanente de manera subjetiva con un microscopio óptico.
RECOMENDACIONES
Se plantean varias recomendaciones para futuras investigaciones:
* Realizar la investigación con dientes recién extraídos, para evitar que se presenten diferentes tiempos de almacenamiento y que no influya en la desproteinización de la superficie del esmalte.
* Elaborar un estudio in vivo, para comparar los resultados experimentales con los clínicos.
* Desarrollar estudios comparativos de la resistencia al desprendimiento con brackets de varias empresas recicladoras actuales y los diferentes métodos de reciclaje clínico.
* Estudiar los cambios de las otras propiedades físicas y mecánicas al arenar y reciclar brackets.
*
CONCLUSIONES
Las mallas de los brackets nuevos, arenados y reciclados reúnen los requerimientos adecuados para su cementación de forma directa al diente, siendo clínicamente aceptables, de acuerdo con los rangos de resistencia al desalojo publicados por Reynolds y Von Fraunhofer (3). Según los criterios de Artun y Bergland (1), para el análisis del ARI, se obtiene que para los tres grupos de brackets existe una buena adhesión de la resina a la malla del bracket.
AGRADECIMIENTO
Deseo expresar mi agradecimiento a la Compañía 3M Unitek de México, Universidad de Costa Rica (UCR), Universidad Intercontinental (UIC), Universidad Autónoma Nacional de México (UNAM) y Universidad Autónoma Metropolitana (UAM).
Agradecimiento especial a la Dra. María Cristina Jiménez Cervantes, Dr. Ricardo Ondarza Rovira, Dr. Roberto Justus Doczi, y Dr. Salvador García.
REFERENCIAS
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