Estudio in vitro del efecto del empleo del láser de femtosegundo y el ciclado mecánico en la eficacia adhesiva de la interfase circonio-resina

Resumen

En la actualidad, existe un creciente número de restauraciones prostodónticas de circonio que, unido al hecho que cada vez son más los pacientes adultos que desean realizarse un tratamiento ortodóntico y muchos de ellos son portadores de este tipo de rehabilitaciones, hacen que los ortodoncistas tengan que enfrentarse, casi de forma rutinaria, al problema de tener que cementar distintos tipos de aditamientos sobre estas superficies prostodónticas. Por ello, el establecimiento de un protocolo para lograr una eficacia adhesiva adecuada para evitar el descementado de los brackets es una de las prioridades que se deben buscar en la investigación sobre la adhesión en ortodoncia. A día de hoy, es esencial elaborar un protocolo de adhesión que nos proporcione, por un lado, en odontología restauradora, una adhesión correcta entre el cemento de resina y la superficie de circonio para cementar cualquier restauración prostodóntica de circonio en diferentes sustratos biológicos como el esmalte o la dentina; y por otro, en ortodoncia, para cementar sustratos no biológicos, como son los aditamientos ortodónticos, sobre la superficie del circonio. En lo referente a qué cementos emplear con este tipo de cerámicas, los de resina son los mejores, y más en concreto, los cementos de resina autoadhesivos. La adhesión química tradicional es ineficaz en la superficie del circonio haciendo que sea necesario realizar alguna de las distintas técnicas de acondicionamiento de su superficie. Esto implica que, aunque el circonio se trate de un material nuevo e innovador que se encuentra en auge, es también objeto de mucha controversia, desde el punto de vista científico, sobre el mejor método para optimizar y promover una unión eficaz en odontología. En las dos últimas décadas, se han estado utilizando diferentes tratamientos de superficie a fin de poder mejorar la eficacia adhesiva de la interfase circonio-resina con la intención de que, después, pueda ser posible cementar aditamientos de ortodoncia sobre su superficie o bien para pegar cualquier tipo restauración prostodóntica de circonio en el esmalte o en la dentina. Sin embargo, ninguno de ellos ha resultado ser el ideal para proporcionar una adhesión adecuada y por tanto, es necesario buscar nuevas alternativas que nos garanticen una adhesión fuerte y duradera. El uso del láser se presenta como el futuro de la odontología, específicamente el láser de femtosegundo, el cual se empieza a estudiar y a utilizar no sólo en el campo de la ortodoncia para mejorar la adhesión de brackets, sino también en las demás especialidades odontológicas. Actualmente, la investigación está centrada en la irradiación con láseres de femtosegundo como tratamientos de superficie para llevar a cabo el acondicionamiento de superficies de circonio para establecer el protocolo de adhesión necesario que esté disponible para todos los clínicos tanto en odontología restaurativa como en ortodoncia para cementar brackets y tubos. Este estudio es uno de los primeros que se han hecho en la interfase de la superficie de circonio con el cemento de resina, y el hecho de que comencemos con la investigación de esta interfase se encuentra en que es la única que podemos modificar ya que la adhesión de la interfase del cemento de resina con los brackets viene preestablecido por el tipo de malla que presenten estos últimos. Por tanto, este estudio se trataría del primer paso de una línea de investigación, donde, una vez que observemos si el empleo de femtoláser en la interfase circonio-resina es exitosa, continuaremos con un nuevo protocolo para cementar directamente los brackets con cementos de resina en la superficie de circonio. Los objetivos de esta tesis fueron: 1) investigar el efecto de diferentes métodos de acondicionamiento de la superficie del circonio (la abrasión con partículas de alúmina de 25-µm, el revestimiento con sílice triboquímico, y la irradiación con el láser de femtosegundo) a fin de evaluar la eficacia adhesiva de la interfase circonio-resina; 2) evaluar si la irradiación con láser de femtosegundo influye en la resistencia a la fuerza de la cizalla de la interfase de circonio con el cemento de resina y determinar cuáles son los mejores parámetros de irradiación para proporcionar una adhesión adecuada; y 3) evaluar cómo afecta el ciclado mecánico en la eficacia adhesiva de la interfase circonio-resina. Se realizó un estudio in vitro para evaluar el efecto del tratamiento con láser de femtosegundo en la resistencia a la fuerza de cizalla (SBS) de cementos de resina autoadhesivos en la superficie del circonio y comparar dicho tratamiento con métodos de acondicionamiento de superficies más convencionales; así como la influencia del ciclado mecánico sobre la eficacia adhesiva de la interfase circonio-resina. Ciento cincuenta muestras de circonio, de forma cuadrada y que medían 6x6x1mm, se dividieron en cinco grupos de acuerdo a su tratamiento de superficie (n=30): Grupo 1- no tratamiento (NT): ningún método de acondicionamiento de superficie; Grupo 2- abrasión con partículas de alúmina de 25 micras (APA 25): arenado con partículas de Al2O3; Grupo 3- recubrimiento de sílice triboquímico (TSC): recubrimiento de sílice seguido por silanización; Grupo 4- láser de femtosegundo a step 20 (FS20): irradiación láser de femtosegundo (800 nm, 4 mJ, 40 fs / pulso, 1 kHz, step 20), y el Grupo 5- láser de femtosegundo a step 40 (FS40): irradiación láser de femtosegundo (misma los parámetros excepto step 40). Después de realizar los diferentes tratamientos de superficie sobre las muestras de circonio, se adhirió un cemento de resina autoadhesivo (Clearfil ™ SA Cemento, Kuraray, Osaka, Japón) a la superficie del circonio utilizando un molde de silicona cilíndrico con un diámetro interno de 3 mm, 1 mm de espesor y de 1 mm de altura situado en el centro de las muestras. Se colocó el cemento en estos moldes contra la superficie de circonio y se polimerizó durante 40 segundos (XL 3000, 3M / ESPE; intensidad de la luz 500 mW / cm2, la distancia 0) desde arriba y desde el área de contacto desde una posición lateral. Todos los grupos experimentales se dividieron en dos subgrupos en función de si se aplicó o no el ciclado mecánico. Por lo tanto, la mitad de los especímenes de cada grupo (n=15) fueron montadas en moldes de resina acrílica para realizar el ciclado mecánico bajo 90 N (50.000 ciclos, 3 ciclos/segundo) con la fuerza aplicada perpendicularmente a la superficie opuesta donde se unió la resina. El resto de las muestras (n=15) se almacenaron en agua destilada a 37 ° C. Los dos subgrupos se ensayaron para el test de SBS con una máquina de ensayo universal (AGS-X autógrafo, Shimadzu Corporation, Kyoto, Japón). Se aplicó una carga de cizallamiento con una velocidad de cruceta de 0,5 mm / min, hasta la fractura de la interfase del circonio con el cemento de resina. Después de la prueba de SBS, cada muestra fracturada se examinó bajo un microscopio de luz M1 Axio (Carl Zeiss, Alemania) a 40 aumentos para determinar los modos de fractura y varias muestras fracturadas representativas fueron examinadas con el microscopio electrónico de barrido (Zeiss EVO MA25; Carl Zeiss, Jena, Alemania) con el fin de analizar la morfología de las interfases desligadas. Cinco superficies de circonio de cada grupo experimental (n =5) se prepararon para el análisis de morfología de la superficie con el microscopio electrónico. Los datos fueron analizados con SPSS v21. ANOVA, t de Student, pruebas de chi cuadrado y regresiones lineales se realizaron (p <0,05) para comparar los valores del SBS entre los subgrupos para analizar las diferencias existentes de los diversos tratamientos de superficie del circonio. Los principales resultados a señalar son los siguientes: 1) Cuando no se aplicó el ciclado mecánico, el subgrupo APA25 obtuvo valores de SBS más altos que el subgrupo control, pero eran menores que los valores del TSC, FS20 y FS40 que fueron similares entre sí. 2) Cuando se aplicó el ciclado mecánico, los cuatro tratamientos de superficie mostraron los mismos valores de SBS que eran más altos que los del subgrupo control. 3) En el grupo control la mayor parte de las fallos de unión eran adhesivos, mientras que en los grupos de tratamiento eran en su mayoría mixtos. Los resultados de nuestra investigación nos permiten concluir lo siguiente: 1) La irradiación con el láser de femtosegundo y el revestimiento con sílice triboquímico crean una rugosidad en la superficie consistente y profunda, mejorando la eficacia adhesiva de la interfase del circonio con el cemento de resina. Esto es debido a que la adhesión de la interfase se ve influenciada por la retención micromecánica, y esta última se basa más en la profundidad de grabado creado por el método de acondicionamiento que en el patrón de grabado convirtiéndose en un requisito fundamental para el establecimiento de una unión fuerte y duradera. 2) El tratamiento con láser de femtosegundo, tanto a step 20 como a 40, puede ser un método de acondicionamiento de superficie eficaz para lograr la adhesión adecuada entre el circonio y los cementos de resina debido a que crea un patrón de surcos profundos en la superficie de circonio que son rellenados por el cemento de resina. La diferencia entre los diferentes step es que el tiempo de irradiación en el step 40 es la mitad, y el tiempo es un factor clínico importante para ser tomado en consideración. El método de acondicionamiento de superficie debe producir un patrón de grabado con el fin de asegurar una unión estable y duradera, pero también debe ser llevado a cabo lo más rápido posible. En este sentido, ya que la irradiación con láser de femtosegundo en el step 40 produce menos ranuras y están más ampliamente espaciadas, el tiempo de irradiación se reduce sustancialmente (de hecho, a la mitad). En consecuencia, lo mejor es utilizar el láser de femtosegundo a step 40 ya que se prefiere la eficiencia, a fines prácticos, más que la eficacia, logrando los mejores resultados en el menor tiempo posible. 3) Cuando se aplica el ciclado mecánico, la eficacia adhesiva de la interfase circonio-resina disminuye en cualquiera de los tratamientos de superficie realizados excepto en la abrasión con partículas de alúmina, que no se ve afectada por el ciclado.