Effect of Grinding and Multi-Stimuli Aging on the Fatigue Strength of a Y-TZP Ceramic

Abstract This study aimed to investigate the effect of grinding and multi-stimuli aging on the fatigue strength, surface topography and the phase transformation of Y-TZP ceramic. Discs were manufactured according to ISO-6872:2008 for biaxial flexure testing (diameter: 15 mm; thickness: 1.2 mm) and randomly assigned considering two factors "grinding" and "aging": C- control (as-sintered); CA- control + aging; G- ground; GA- ground + aging. Grinding was carried out with coarse diamond burs under water-cooling. Aging protocols consisted of: autoclave (134°C, 2 bars pressure, 20 hours), followed by storage for 365 days (samples were kept untouched at room temperature), and by mechanical cycling (106 cycles by 20 Hz under a load of 50% from the biaxial flexure monotonic tests). Flexural fatigue strengths (20,000 cycles; 6 Hz) were determined under sinusoidal cyclic loading using staircase approach. Additionally, surface topography analysis by FE-SEM and phase transformation analysis by X-ray Diffractometry were performed. Dixon and Mood methodology was used to analyze the fatigue strength data. Grinding promotes alterations of topographical pattern, while aging apparently did not alter it. Grinding triggered t-m phase transformation without impacting the fatigue strength of the Y-TZP ceramic; and aging promoted an intense t-m transformation that resulted in a toughening mechanism leading to higher fatigue strength for as-sintered condition, and a tendency of increase for ground condition (C < CA; G = GA). It concludes that grinding and aging procedures did not affect deleteriously the fatigue strength of the evaluated Y-TZP ceramic, although, it promotes surface topography alterations, except to aging, and t-m phase transformation.

Resumo Este estudo objetivou investigar o efeito do desgaste e envelhecimento (estímulos combinados) na resistência à fadiga, topografia superficial e transformação de fase de uma cerâmica Y-TZP. Discos para teste de flexão biaxial foram confeccionados segundo as normas da ISO-6872:2008 (15 mm Ø; 1,2 mm espessura) e randomicamente distribuídos de acordo com os fatores "desgaste" e "envelhecimento": C- controle (sinterizado); CA- controle envelhecido; G- desgaste; GA- desgaste envelhecido. O desgaste foi feito com pontas diamantadas de granulação grossa sob irrigação com água. Os protocolos de envelhecimento consistiram em: autoclave (134°C, 2 bar de pressão, 20 horas), 365 dias armazenados em temperatura ambiente, e ciclagem mecânica (106 ciclos a 20 Hz em um intervalo de carga de até 50% da carga monotônica observada em testes estáticos). A resistência à fadiga foi determinada para 20.000 ciclos à 6 Hz sob carregamento sinusoidal através do método de escada. Adicionalmente, análises de topografia superficial em microscopia eletrônica de varredura e de transformação de fase por difração de raios-X foram executadas. A metodologia de Dixon e Mood foi usada para analisar os dados de resistência à fadiga. Foi observado que o desgaste promove uma alteração de padrão topográfico superficial; enquanto o envelhecimento aparentemente não demonstra influência. Em relação à transformação de fase e resistência à fadiga, o desgaste desencadeou um aumento de fase m sem impactar na resistência à fadiga da cerâmica Y-TZP; já o envelhecimento promoveu uma intensa transformação de fase, resultando no mecanismo de tenacificação, que gerou um aumento na resistência à fadiga para a condição sinterizada e uma tendência a aumento na condição desgaste (C < CA; G = GA). Os dados elucidam que o desgaste e o envelhecimento não impactaram negativamente na resistência à fadiga da cerâmica Y-TZP, apesar de promoverem alterações de topografia superficial e intensa transformação de fase de t-m respectivamente.

Comparative analysis of plastic deformation of NiTi and CuNiTi wires submitted to mechanical cycling / Análise da deformação plástica em fios ortodônticos de NiTi e CuNiTi submetidos à ciclagem mecânica

Objective: O objetivo deste trabalho foi avaliar a deformação plástica em fios NiTi e CuNiTi submetidos à ciclagem mecânica. Material e Métodos: Utilizaram-se fios ortodônticos de CuNITi de cinco marcas comerciais (n=10): RMO, Orthometric, Ormco, Aditek e Eurodonto; e um grupo controle de fio NiTi: Aditek termoativado. Todos os fios, com calibre 0.016'', foram encaixados em slots de quatro bráquetes convencionais alinhados e fixados a uma placa de acrílico. O teste foi realizado com aplicação de carga de 3 N e frequência de 2 Hz entre os dois bráquetes mais centrais, limitando-se à 10.000 ciclos. Após a ciclagem, observou-se a presença ou ausência de fratura dos fios. Não havendo fratura, os fios foram analisados quanto à deformação plástica com uso de transferidor, medindo-se a angulação do fio deformado. Resultados: Os resultados mostraram que não houve fratura de nenhum dos fios analisados. O teste de Kruskal-Wallis mostrou diferenças entre as angulações dos fios ortodônticos (p=0.0009). Com exceção dos fios da Ormco, os demais apresentaram deformação plástica. A maior mediana do valor de angulação foi observada para o fio Aditek Cuper NiTi. Observou-se que as menores medianas foram observadas para os fios RMO, Eurodonto e Ormco. Os fios Aditek termoativado e Orthometric apresentaram angulação intermediária. Conclusão: Nenhum dos fios analisados apresentou fratura. Houve diferenças quanto à deformação plástica sofrida pelos fios avaliados, independentemente da presença de cobre na sua composição química, sendo que o fio Ormco foi o único que não apresentou qualquer deformação. (AU)

Objetivo: The aim of this study was to evaluate the plastic deformation of NiTi and CuNiTi archwires submitted to mechanical cycling. Material and Methods: Orthodontic archwires made of CuNiTi of five commercial brands (n=10) were used: RMO, Orthometric, Ormco, Aditek and Eurodonto; and a Control Group of NiTi archwire: Aditek thermoactivated. All the archwires, with caliber 0.016", were fitted into the slots of four conventional brackets, aligned and fixed to an acrylic plate. The test was performed by applying a load of 3 N and frequency of 2 Hz between the most central brackets, limited to 10,000 cycles. After cycling, the presence or absence of archwire fracture was observed. When there was no fracture, the archwires were analyzed relative to plastic deformation with the use of a transferer, measuring the angulation of the deformed archwire. Results: The results showed that there was no fracture in any of the wires analyzed. The Kruskal-Wallis test showed differences among the angulations of the orthodontic archwires (p=0.0009). With exception of the Ormco wires, the other types presented plastic deformation. The highest median of the angulation value was observed for the Aditek Copper NiTi archwire. The lowest median values were observed for the RMO, Eurodonto and Ormco archwires. The Aditek thermoactivated and Orthometric archwires presented intermediate angulation. Conclusion: None of the archwires analyzed presented fracture. These archwires presented differences in plastic deformation, irrespective of the presence of copper in their chemical composition. The Ormco archwire was the only type that presented no deformation whatever (AU)

Effect of Mechanical Cycling on Screw Torque in External Hexagon Implants with and without Platform Switching

This in vitro study evaluated the effect of mechanical cycling on the torque of retaining screw in external hexagon implants with platform switching (PS), regular platform (RP) and wide platform (WP). A total of 30 specimens were equally divided into 3 groups: PS, PR and WP. Each specimen was prepared with implants: 3.75 x 10 mm for RP group and 5.0x10 mm for PS and WP groups and its respective abutment with 32 Ncm torque. All groups were subjected to 106 cycles with 100 N (corresponding to about 40 months of chewing). The results were obtained with the reverse torque of each specimen and data were evaluated using ANOVA and Tukey test (p<0.05). The PS group showed statistically significant difference in screw removal torque (30.06±5.42) compared with RP (23.75±2.76) and WP (21.32±3.53) (p<0.05) groups; the RP and WP groups showed no statistically significant difference between them. It was concluded that the PS group showed higher reverse torque value, suggesting lower susceptibility of the abutment screw loosening.

Este estudo in vitro avaliou o efeito da ciclagem mecânica no torque dos parafusos de retenção em implantes de hexágono externo com plataforma switching (PS), plataforma regular (RP) e plataforma larga (WP). Foram utilizados 30 corpos de prova divididos em 3 grupos equitativamente: PS, RP e WP. Cada corpo de prova foi preparado com implantes: 3,75x10 mm para o grupo RP e 5,0x10 mm para os grupos PS e WP, e seu respectivo abutment com o torque de 32 Ncm. Todos os grupos foram submetidos a 106 ciclos com 100 N de força (o que corresponde a aproximadamente 40 meses de mastigação). Os resultados foram obtidos com o torque reverso de cada espécime e os dados foram avaliados com ANOVA comparado com o teste de Tukey (p<0,05). O grupo PS apresentou diferença estatisticamente significante no torque de remoção do parafuso (30,06±5,42) comparado com os grupos RP (23,75±2,76) e WP (21,32±3,53) (p<0,05); os grupos RP e WP não apresentaram diferença estatisticamente significante entre si. Concluiu-se que o grupo PS apresentou maior valor de torque reverso sugerindo menor susceptibilidade de afrouxamento do parafuso de fixação do abutment.

Effects of thermomechanical and thermocycling on the shear bond strength of brackets to bovine enamel bonded with conventional and self-etching adhesive systems / Efeito da ciclagem térmica e térmico-mecânica na resistência adesiva ao cisalhamento de bráquetes aderidos ao esmalte bovino com sistema adesivo convencional e auto-condicionante

Muitos sistemas adesivos foram desenvolvidos na última década. O objetivo desse estudo foi avaliara resistência adesiva ao cisalhamaneto (RAC)de bráquetes ortodônticos aderidos com primer convencional (PC) ou primer auto-condicionante (PAC), submetidos à ciclagem térmica (CT) e ciclagem térmico-mecânica (CTM). Incisivos bovinos (n =90)foram randomicamente divididos em 2 grupos (n =45) para a colagem dos bráquetes: XT (Transbond XT, 3M-Unitek, CA, USA); SEP (Transbond Plus SEP,3M-Unitek, CA, USA). Após o procedimento adesivo os grupos forma subdivididos em 3 sub-grupos: SC(sem ciclagem) – 1 e 4 (n =15 cada); CTM (ciclagem térmico-mecânica)- 2 e 5 (n = 15 cada); CT (ciclagem térmica)- 3 e 6 (n = 15 cada). Um simulador de fadiga térmica foi usado para os subgrupos 3 e 6, que fioram submetidos a 500 ciclos térmicos entre 5 and 55 C (ISO 11405). Os subgrupos 2 e 5 foram submetidos à ciclagem térmico-mecânica em um simulador de fadiga. Os espécimes foram colocados em uma basede metal num ângulo de 45 e os braquetes receberam impulsos de 1 bar e 4 Hz de frequência, por uma agulha de metal de 2.5 mm de diâmetro fixada na haste superior do equipamento. Foram submetidos a 100.000 ciclos mecânicos e 500 ciclos térmicos entre 5 and 55 C. O teste de RAC foi realizado emuma máquina universal de testes (1mm/min). Após orompimento da união foi realizada uma avaliação emmicroscopia óptica para avaliar a penetração adesivae o Índice de Permanência do Adesivo (IPA) sobreo esmalte. Os resultados mostraram maiores valores de RAC (14,70 ± 4,85 MPa) para o SEP. A CT não influenciou os resultados para o XT (NC- 11,44 MPa;TC - 11,20 MPa; TMC - 11,19 MPa), enquanto para oSEP, a CTM mostrou maiores valores (16,84 MPa)...

Several adhesive systems have been developed in the last decade. The aim of the current studywas to evaluate the shear bond strength (SBS) of orthodontic brackets bonded with conventional primers (XT) or self-etching primers (SEP), by means of thermocycling (TC) and thermomechanical(TM) procedures. 90 bovine incisors were randomly divided into 2 groups (45 specimens each) for brackets bonding: XT (Transbond XT, 3M-Unitek,CA, USA); SEP (Transbond Plus SEP, 3M-Unitek,CA, USA). After bonding, groups were divided into 3subgroups: NC (no cycling)- 1 and 4 (n = 15 each),TMC – 2 and 5 (n =15 each); and TC- 3 and 6 (n=15 each). The fatigue simulator was used for thethermal fatigue test of groups 3 and 6, which were submitted to thermal variation cycles - 500 cyles were carried out in between 5 and 55 C ( ISO 11405). Groups 2 and 5 were submitted to thermomechanicaltests by using the mechanical fatigue simulator. Thespecimens were placed at a metal base at an angleof 45, in a way that the 2.5 mm diameter metalneedle was fixed in the upper part of the cyclingmachine and could induce impulses of 1 bar loadintensity and 4 Hz frequency (4 cycles per second)on the bracket. The samples were submitted to 100000 mechanical cycles and 500 thermal cycles which varied from 5C to 55C. The SBS test was performed in a universal testing machine (1 mm/min). Afterdebonding, optic microscopic evaluation for adhesive penetration and Adhesive Remaining Index (ARI)analyses in the enamel surface were performed.The results showed higher SBS (14.70 ± 4.85 MPa)values for SEP. The SBS remained similar despitecycling (NC-11.44 MPa; TC-11.20 MPa; TMC-11.19MPa) for XT, meanwhile for SEP, ...

The effect of thermal and mechanical cycling on bond strength of a ceramic to nickel-chromium (Ni-Cr) and cobalt-chromium (Co-Cr) alloys.

Purpose: This study evaluates the effect of thermo-mechanical cycling (TMC) on the bond strength of a ceramic to three cobalt-chromium (Co-Cr) and two nickel-chromium (Ni-Cr) alloys. Materials and Methods: One hundred metal-ceramic specimens were prepared. While half of the specimens from each metal-ceramic combination (n = 10) were tested after storage in water at 37°C for 24 hours, the other half were subjected to TMC before testing. The bond strength was evaluated by the flexural strength test according to ISO 9693:1999 (E) recommendations. Results: TMC decreased the bond strength of the tested metal-ceramic systems as compared to the water storage (control groups) (P=0.04). Although metal alloys were significantly different from each other in their bond strength with porcelain (P<0.001), the effect of TMC on the various metal-ceramic systems was not significantly different (P=0.99). Conclusion: It may be concluded that base metal-ceramic bond strength is affected by aging and the effect is relatively the same for all the tested porcelain-metal systems.

Influência do tipo de conexão pilar/implante na manutenção da pré-carga de parafusos de retenção e na desadaptação vertical da coroa protética antes e após ciclagem mecânica / Influence of abutment/implant system on pre-load maintenance of retention screws and on the vertical misfit of the implant-supported crown before and after mechanical cycling

Próteses implantossuportadas estão sujeitas a diversos tipos de falhas, sendo o afrouxamento do parafuso de retenção a complicação mais frequente, devido à perda da pré-carga inicial. A perda da pré-carga pode ser influenciada por fatores como incidência de cargas oclusais impróprias, diferentes tipos de conexões do sistema implante/prótese e desajustes entre a coroa e o implante. Sendo assim, este estudo teve como objetivo avaliar a manutenção da pré-carga de parafusos de retenção de titânio e a desadaptação vertical de coroas protéticas parafusadas, antes e após a ciclagem mecânica. Para isso, três tipos de conexões implante/pilar foram utilizados: implantes de conexão interna híbrida com pilar do tipo esteticone (grupo CIE); implantes de conexão externa com pilar o tipo esteticone (grupo CEE); e implantes de conexão externa com pilar UCLA (grupo CEU). Para cada grupo, foram confeccionadas 10 coroas metálicas fundidas em liga de CoCrMo para a composição final dos corpos-de-prova. Os parafusos de retenção protéticos receberam torque de 20N.cm nos grupos CIE e CEE e 30N.cm no grupo CEU, e, após três minutos, foi mensurado o valor de destorque inicial, com o auxílio de um torquímetro analógico. Após essa avaliação inicial, as coroas receberam novamente o torque recomendado e foram submetidas ao ensaio de ciclagem mecânica, com carga oblíqua (30°) de 130N ± 10N, a 2Hz de freqüência, totalizando 1x106 ciclos. Após a ciclagem, foi mensurado o destorque final. Além disso, antes e depois da ciclagem mecânica, foi realizada a verificação da adaptação vertical das coroas por meio de um estereomicroscópio, com as coroas parafusadas a um único implante e posicionadas em uma matriz de silicone a fim de padronizar seu posicionamento. Os dados obtidos foram tabulados e submetidos à análise de variância, teste exato de Fisher e correlação linear de Pearson (p<0,05). Todas as mensurações de destorque foram inferiores ao torque de inserção, tanto antes quanto após a ciclagem...

Implant-supported prostheses are prone to several types of fail, and the retaining screw loosening is the most frequent complication, due to the loss of its initial preload. Loss of preload may be caused by different factors such as the incidence of excessive occlusal loading, different types of implant/prosthesis connections systems and vertical misfit between crown and implant. Thus, the aim of this study was to evaluate the preload maintenance of titanium retaining screws and to measure the vertical misfit of implant-supported screwed crowns, before and after mechanical cycling. For this purpose, three types of implant/abutment systems were embedded in polyester resin: internal hybrid connection implants and Estheticone abutments (Group ICE); external connection implants with Estheticone abutments (Group ECE); and external connection implants with UCLA abutments (Group ECU). For each group, 10 metallic crowns were cast in CoCrMo alloy for the final compositions of the specimens. Retaining screws received insertion torque of 20 N.cm in groups ICE and ECE and 30N.cm in group ECU, and, after three minutes, the initial detorque was measured through an analogical torquemeter. After this initial evaluation, crowns were retightened and submitted to cyclic loading test, with an oblique loading (30°) of 130N ± 10N, at 2Hz of frequency, totalizing 1x106 cycles. After cycling, final detorque was measured. Moreover, before and after mechanical cycling, the vertical misfit of the crowns was measured through estereomicroscopy, with the crowns screwed to a single implant and positioned into a silicone matrix. The data obtained were tabulated and submitted to variance analysis, Fisher’s exact test and Pearson’s linear correlation (p<0,05). All detorque values were lower that the insertion torque, both before and after mechanical cycling. When groups were compared, there was no statistically significant difference before mechanical cycling. When groups were compared after...

Influência do tipo de conexão pilar/implante na manutenção da pré-carga de parafusos de retenção e na desadaptação vertical da coroa protética antes e após ciclagem mecânica / Influence of abutment/implant system on pre-load maintenance of retention screws and on the vertical misfit of the implant-supported crown before and after mechanical cycling

Próteses implantossuportadas estão sujeitas a diversos tipos de falhas, sendo o afrouxamento do parafuso de retenção a complicação mais frequente, devido à perda da pré-carga inicial. A perda da pré-carga pode ser influenciada por fatores como incidência de cargas oclusais impróprias, diferentes tipos de conexões do sistema implante/prótese e desajustes entre a coroa e o implante. Sendo assim, este estudo teve como objetivo avaliar a manutenção da pré-carga de parafusos de retenção de titânio e a desadaptação vertical de coroas protéticas parafusadas, antes e após a ciclagem mecânica. Para isso, três tipos de conexões implante/pilar foram utilizados: implantes de conexão interna híbrida com pilar do tipo esteticone (grupo CIE); implantes de conexão externa com pilar o tipo esteticone (grupo CEE); e implantes de conexão externa com pilar UCLA (grupo CEU). Para cada grupo, foram confeccionadas 10 coroas metálicas fundidas em liga de CoCrMo para a composição final dos corpos-de-prova. Os parafusos de retenção protéticos receberam torque de 20N.cm nos grupos CIE e CEE e 30N.cm no grupo CEU, e, após três minutos, foi mensurado o valor de destorque inicial, com o auxílio de um torquímetro analógico. Após essa avaliação inicial, as coroas receberam novamente o torque recomendado e foram submetidas ao ensaio de ciclagem mecânica, com carga oblíqua (30°) de 130N ± 10N, a 2Hz de freqüência, totalizando 1x106 ciclos. Após a ciclagem, foi mensurado o destorque final. Além disso, antes e depois da ciclagem mecânica, foi realizada a verificação da adaptação vertical das coroas por meio de um estereomicroscópio, com as coroas parafusadas a um único implante e posicionadas em uma matriz de silicone a fim de padronizar seu posicionamento. Os dados obtidos foram tabulados e submetidos à análise de variância, teste exato de Fisher e correlação linear de Pearson (p<0,05). Todas as mensurações de destorque foram inferiores ao torque de inserção, tanto antes quanto após a ciclagem...

Implant-supported prostheses are prone to several types of fail, and the retaining screw loosening is the most frequent complication, due to the loss of its initial preload. Loss of preload may be caused by different factors such as the incidence of excessive occlusal loading, different types of implant/prosthesis connections systems and vertical misfit between crown and implant. Thus, the aim of this study was to evaluate the preload maintenance of titanium retaining screws and to measure the vertical misfit of implant-supported screwed crowns, before and after mechanical cycling. For this purpose, three types of implant/abutment systems were embedded in polyester resin: internal hybrid connection implants and Estheticone abutments (Group ICE); external connection implants with Estheticone abutments (Group ECE); and external connection implants with UCLA abutments (Group ECU). For each group, 10 metallic crowns were cast in CoCrMo alloy for the final compositions of the specimens. Retaining screws received insertion torque of 20 N.cm in groups ICE and ECE and 30N.cm in group ECU, and, after three minutes, the initial detorque was measured through an analogical torquemeter. After this initial evaluation, crowns were retightened and submitted to cyclic loading test, with an oblique loading (30°) of 130N ± 10N, at 2Hz of frequency, totalizing 1x106 cycles. After cycling, final detorque was measured. Moreover, before and after mechanical cycling, the vertical misfit of the crowns was measured through estereomicroscopy, with the crowns screwed to a single implant and positioned into a silicone matrix. The data obtained were tabulated and submitted to variance analysis, Fisher’s exact test and Pearson’s linear correlation (p<0,05). All detorque values were lower that the insertion torque, both before and after mechanical cycling. When groups were compared, there was no statistically significant difference before mechanical cycling. When groups were compared after...

SEM evaluation of marginal sealing on composite restorations using different photoactivation and composite insertion methods.

Aim: This in vitro study evaluates the influence of marginal sealing methods in composite restorations with different adhesive systems submitted to mechanical load. Materials and Methods: Eighty bovine incisor crowns were embedded in Polyvinyl chloride (PVC) molds with the buccal surface exposed, where cavities (4mm x 4mm x 3mm) were made. Samples had the adhesive systems, Single Bond or Clearfil SE Bond, applied according to the manufacturer's recommendations. The cavities were filled with a Z-250 composite according to the restoration technique (bulk filling or three increments) and photoactivation (conventional, soft start, pulsatile light or light-emitting diode [LED]). The samples were duplicated with epoxy resin for scanning electron microscopy observations. Samples were also submitted to mechanical load (200,000 cycles; 2 Hz) and new replicas were made. Results: The results, in percentages, were submitted to ANOVA followed by Tukey's test (P < 0.05). There was statistical difference between the cycle group (23.84%) and the non cycle group (18.63%). Comparing the restoration technique, there was no statistical difference between bulk filling (19.62%) and three increments (22.84%). There was no statistical difference among the groups: Pulsatile light (24.38%), soft start (22.75%), LED (21.47%) or conventional (16.34%). Furthermore, there were no statistical differences between the adhesive systems: Clearfil SE Bond (21.32%) and Single Bond (20.83%). Conclusions: The photoactivation methods, the restorative techniques and the adhesive systems did not influence gap formation.