Effect of oral exposure on chemical, physical, mechanical, and morphologic properties of clear orthodontic aligners

The dental industry is heavily committed to developing more esthetic solutions for orthodontic treatments. Invisalign is a system of transparent orthodontic aligners introduced as an alternative to conventional orthodontic fittings with brackets and metal wires. This study aimed to assess the chemical, physical, mechanical and morphologic changes in these polymeric aligners after exposure to the oral environment. Twenty-four Invisalign orthodontic aligners were equally divided into 2 groups: an in vivo aged group in which patients used aligners for 14 days and the reference group, unexposed to the oral environment. Different experimental techniques were used to study the chemical structure, the color changes and translucency, the density and subsequent volume of the aligners, mechanical properties, surface roughness, morphology and elemental composition. The data were subjected to several statistical analyses. Clear orthodontic aligners exhibit chemical stability but undergo a statistically significant optical change in color and translucency. There was a gradual increase in the water absorption rate and the dimensional variation of the polymer, indicating a strong correlation among these factors. The mechanical properties of the polymer showed a statistically significant decrease in its elastic modulus and hardness. There was a slight tendency toward increased surface roughness of the material, but no statistical differences were found between reference and aged groups. The surface morphology of the used aligners demonstrates microcracks, distortions and biofilm formation. Intraoral aging adversely affected the physical, mechanical, and morphologic properties of the Invisalign appliance.

Surface morphology changes of acrylic resins during finishing and polishing phases

INTRODUCTION: The finishing and polishing phases are essential to improve smoothness and shining on the surface of acrylic resins used to make removable orthodontic appliances. A good surface finishing reduces roughness, which facilitates hygiene, prevents staining and provides greater comfort to the patients. OBJECTIVE: The aim of this paper was to analyze the changes on surface morphology of acrylic resins during finishing and polishing phases. METHODS: Thirty discs (10 mm in diameter and 5 mm in length) were made with acrylic resin and randomly divided into ten groups. The control group did not receive any treatment while the other groups received gradual finishing and polishing. The last group received the entire finishing and polishing procedures. Surface morphology was qualitatively analyzed through scanning electron microscopy and quantitatively analyzed through a laser profilometer test. RESULTS: The acrylic resin surfaces without treatment showed bubbles which were not observed in the subsequent phases. Wearing out with multilaminated burs, finishing with wood sandpaper and finishing with water sandpaper resulted in surfaces with decreasing irregularities. The surfaces that were polished with pumice and with low abrasive liquids showed high superficial smoothness. CONCLUSION: Highly smooth acrylic resin surfaces can be obtained after mechanical finishing and polishing performed with multilaminated burs, wood sandpaper, water sandpaper, pumice and low abrasive liquids.

INTRODUÇÃO: as etapas de acabamento e polimento são essenciais para a obtenção de lisura e brilho da superfície de resinas acrílicas utilizadas na confecção de aparelhos ortodônticos. O bom acabamento da resina facilita a higiene, previne o manchamento e propicia maior conforto ao paciente. OBJETIVO: o objetivo desse trabalho foi analisar as alterações na morfologia superficial de resinas acrílicas (Clássico, São Paulo) durante as etapas do acabamento e polimento mecânico. MÉTODOS: foram confeccionados 30 discos (10mm de diâmetro e 5mm de altura) de resina acrílica autopolimerizável, que foram divididos aleatoriamente em dez grupos. O grupo controle não recebeu nenhum tratamento. Os demais grupos receberam acabamento e polimento graduais. O último grupo recebeu todo o tratamento de acabamento e polimento. A morfologia superficial foi avaliada qualitativamente por microscopia eletrônica de varredura e quantitativamente pela análise da rugosidade superficial. RESULTADOS: as superfícies de resina acrílica sem tratamento apresentaram bolhas, as quais não foram observadas nas fases subsequentes. O desgaste com fresa multilaminada seguido de acabamento com lixa de madeira e lixa d'água produziram superfícies com irregularidades decrescentes. As superfícies polidas com branco de Espanha e líquido de baixa abrasividade (Kaol) apresentaram bom acabamento superficial. CONCLUSÃO: é possível obter resina acrílica com alta lisura superficial após acabamento e polimento mecânico com fresas, lixas de madeira, lixas d'água, branco de Espanha e líquidos de baixa abrasividade (Kaol).

Superficial morphology and mechanical properties of in vivo aged orthodontic ligatures

INTRODUCTION: The degradation of elastic ligatures in the oral environment results in the need of periodic replacement to maintain the optimal force during the orthodontic treatment. The purpose of this study was to perform a clinical prospective randomized study of the degradation of orthodontic elastomeric ligatures in the oral environment by scanning electron microscopy (SEM) and tensile strength test. METHOD: Two hundred elastic ligatures were randomly selected and placed around the brackets of 5 volunteers and removed in groups of 10, at different times (1, 2, 3, and 4 weeks). The control group was performed by another fifty ligatures which were not submitted to the oral degradation. The analyses were done by scanning electron microscopy (SEM) and strength mechanical test. RESULTS: The tensile strength test results showed reduction in the ultimate strength values after four weeks ageing in the oral environment and no statistical difference in the yield strength values (p < 0.05). The orthodontic elastomeric ligatures surface was significantly degraded in the oral cavity after four weeks. The elastomeric degradation began in the first week when the increase in the roughness could be detected just in some areas. Afterwards, the surface became gradually rougher and, after 4 weeks, it was totally rough with some crack areas. CONCLUSIONS: The elastic ligatures aged in the oral environment showed higher superficial degradation and lower loss of mechanical properties after the maximum experimental period.

INTRODUÇÃO: a degradação das ligaduras elásticas no ambiente bucal resulta na necessidade de substituição periódica para manter-se a força ótima durante o tratamento ortodôntico. OBJETIVO: a proposta desse trabalho foi realizar um estudo clínico prospectivo randomizado da degradação de ligaduras elásticas ortodônticas envelhecidas no ambiente bucal por microscopia eletrônica de varredura e por ensaio de tração. MÉTODOS: duzentas ligaduras foram randomicamente selecionadas e inseridas ao redor dos braquetes de 5 pacientes voluntários e, então, removidas, em grupos de 10, após diferentes tempos (1, 2, 3 e 4 semanas). O grupo controle foi formado por outras 50 ligaduras que não foram submetidas à degradação intrabucal. RESULTADOS: o ensaio mecânico demonstrou diminuição no limite de resistência à fratura após 4 semanas de degradação e não demonstrou diferença estatisticamente significativa no limite de elasticidade. A análise por microscopia eletrônica de varredura revelou que a superfície dos elastômeros tornou-se significativamente degradada após 4 semanas. A degradação teve início na primeira semana, quando o acréscimo de rugosidade superficial pôde ser detectado em algumas áreas. Posteriormente, a superfície tornou-se gradativamente mais rugosa, sendo que após 4 semanas toda a região apresentou-se rugosa e com algumas fraturas superficiais. CONCLUSÕES: as ligaduras elásticas envelhecidas no ambiente bucal apresentaram maior degradação superficial e menor perda das propriedades mecânicas após o período experimental máximo.

Análise química e morfológica do esmalte dentário humano tratado com laser argônio durante a colagem ortodôntica / Chemical and morphological analysis of the human dental enamel treated with argon laser during orthodontic bonding

INTRODUÇÃO: as principais utilizações do laser argônio na Ortodontia são a redução do tempo de polimerização durante a colagem ortodôntica e o aumento da resistência à cárie do esmalte dentário. OBJETIVO: o objetivo deste trabalho foi avaliar as alterações químicas e morfológicas do esmalte dentário humano tratado com laser argônio nos parâmetros da colagem ortodôntica. MÉTODOS: quinze primeiros pré-molares hígidos, extraídos por indicação ortodôntica, foram selecionados e seccionados no sentido do longo eixo em dois segmentos iguais. Uma metade de cada elemento dentário foi tratada e a outra permaneceu sem tratamento. Um total de 30 amostras foi analisado, criando o grupo laser (n = 15) e o grupo controle (n = 15). O tratamento foi feito com laser argônio com 250mW de potência por 5 segundos, com densidade de energia de 8J/cm². RESULTADOS: a análise de difração de raios X demonstrou duas fases em ambos os grupos, as fases apatita e monetita. A redução da fase monetita foi significativa após o tratamento com laser, sugerindo maior cristalinidade. A análise de Espectroscopia de Energia Dispersiva (EDS) indicou aumento na razão cálcio-fósforo no grupo laser, compatível com a diminuição da fase monetita. A morfologia superficial do esmalte dentário apresentou-se mais lisa após o tratamento com laser argônio. CONCLUSÕES: o aumento de cristalinidade e a lisura superficial do esmalte no grupo laser são fatores sugestivos de aumento de resistência à cárie no esmalte dentário.

INTRODUCTION: The main utilities of the argon laser in orthodontics are the high speed curing process in orthodontic bonding and the caries resistance promotion of the tooth enamel. OBJECTIVE: The objective of this study was to evaluate the chemical and morphological changes in the tooth enamel treated with the argon laser in the orthodontic bonding parameters. METHODS: Fifteen sound human first premolars, removed for orthodontic reason, were selected and sectioned across the long axis in two equal segments. One section of each tooth was treated and the other remained untreated. A total of thirty samples was analyzed, creating the laser group (n =15) and the control group (n =15). The treatment was done with 250 mW argon laser beam for 5 seconds, with energy density of 8 J/cm². RESULTS: The X-ray analysis demonstrated two different phases in both groups, the apatite and the monetite phases. The reduction of the monetite phase was significant following laser treatment, suggesting higher crystallinity. The EDS analysis showed an increase in the calcium-phosphorus ratio in the laser group, linked with the decrease of the monetite phase. CONCLUSIONS: The surface morphology was smoother after the laser exposure. The results of high crystallinity and superficial enamel smoothness in the laser group are suggestive of the caries resistance increase of the tooth enamel.

Liberação de íons por biomateriais metálicos / Ion release from metallic biomaterials

OBJETIVO: todo biomaterial metálico implantado possui alguma interação com os tecidos em contato, havendo liberação de íons por dissolução, desgaste ou corrosão. O objetivo deste trabalho foi analisar a liberação de íons metálicos por alguns tipos de biomateriais metálicos, descrevendo a interação íon/tecido e os possíveis efeitos adversos. CONCLUSÃO: os tratamentos de jateamento e ataque ácido propiciam aumento na dissolução e liberação de íons metálicos, mas o recobrimento destas superfícies com hidroxiapatita e o polimento eletroquímico reduzem esta tendência de liberação iônica. Na presença de sintomas de reação adversa ao biomaterial deve-se pesquisar sua composição, realizar testes de alergia e optar por materiais não-metálicos ou que não contenham o elemento agressor. As pesquisas sobre liberação de íons devem ser frequentes, devido ao crescente lançamento de novos biomateriais.

AIM: Every metallic biomaterial has some interaction with surrounding tissues, and ion release occurs by dissolution, wearing or corrosion of the alloy. The aim of this paper was to revise the metal ion release from some metallic biomaterials, describing the ion/tissue interaction and the possible side effects. CONCLUSIONS: Treatments such as sand blasting and etching increases the amount of metallic ion release, but the surface coated with hydroxyapatite and the polishing decreases the ion release. When clinical signs of side effects to the biomaterial are present one should search its composition, do allergic tests and choose non-metallic biomaterials or biomaterials without the aggressor element. The researches about ion release should be frequent due to the use of new biomaterials.

Finalização ortodôntica: uma análise contemporânea / Orthodontic finishing: a contemporary view

O tratamento ortodôntico corretivo pode ser dividido em cinco fases: diagnóstico e planejamento, alinhamento e nivelamento, correção da relação molar e fechamento de espaços, finalização e contenção. A finalização ortodôntica é o estágio do tratameto no qual pequenas alterações são corrigidas, buscando aproximar-se o máximo possível da oclusão normal, possibilitando saúde, estética, função e estabilidade. Os procedimentos empregados nesta fase variam de acordo com a técnica empregada e com a maloclusão do paciente. Devido à grande variedade de técnicas presentes na Ortodontia contemporânea, várias correções são propostas durante a finalização. Recomenda-se que esta fase se inicie com a observação completa das arcadas dentárias e que em seguida seja escolhido o mecanismo da correção apropriado. O objetivo deste trabalho foi destacar aspectos importantes na finalização ortodôntica, propondo uma sequência de detalhes a serem observados, bem como algumas sugestões para solucionar pequenos problemas. Dentre as características que devem ser observadas, podem-se citar: rotações, intercuspidação dentária, linha média, trespasse horizontal, trespasse vertical, paralelismo radicular nos espaços das extrações, torque e as funções da ATM. Os dados devem ser anotados para traçar a estratégia necessária para a finalização do tratamento ortodôntico. Por fim, seleciona-se o fio que será utilizado para confecção dos arcos de finalização e adicionam-se os ajustes necessários. Alcançada a oclusão excelente, o aparelho é removido e a contenção é instalada.