La cementación de aparatología ortodóntica sobre la superficie dental es un procedimiento para el cual es necesario el acondicionamiento de superficie; este paso permite la penetración de adhesivo el cual, por lo regular, es una resina compuesta fotopolimerizable que fija dicha aparatología. Esta técnica de cementación, comúnmente utilizada por su gran efectividad, presenta ciertas desventajas entre las que destacan la desmineralización del esmalte como resultado de la actividad del ácido sobre éste. Con el fin de hacer frente a esta desventaja algunos estudios han pretendido encontrar una alternativa viable a esta técnica. Entre éstas destaca, por sus resultados prometedores, el uso de láser Er: YAG en el acondicionamiento de superficie para los procesos de adhesión, ya que diversos autores han encontrado que el patrón de grabado con este equipo es similar al obtenido con ácido ortofosfórico.
Palabras clave: Láser, ortodoncia, grabado de esmalte, resistencia adhesiva
Adhesion of orthodontic appliance to dental surface is a procedure for wich surface conditioning or enamel etching with phosphoric acid is necessary, this step allows the penetration of adhesive which, in a common way, a light-cured composite resin that fixes such appliances. This cementation technique commonly used for its highly effective, has certain disadvantages among this procedure: demineralization produced on enamel as a result from the activity of the acid on it. In order to cope these disadvantages some studies have tried to find a viable alternative to these materials and techniques. Stand out for its promising results using Er: YAG laser in the surface conditioning since several authors have found that the etching pattern with this equipment is similar to obtained with phosphoric acid.
Keywords: Laser, orthodontics, enamel etching, bond strength
La evolución de la adhesión en ortodoncia fue determinada por el descubrimiento de la técnica de grabado ácido por Michael Buonocore (1), y el posterior desarrollo de un adhesivo específico para adhesión directa por Newman (2). El acondicionamiento de la superficie del esmalte y el subsecuente desarrollo de materiales adhesivos, dejaron en desuso a los tratamientos multibandas dando inicio a la era adhesiva en ortodoncia permitiendo así mejorar la calidad en la práctica clínica, disminuyendo el tiempo de trabajo y ofreciendo mayor comodidad al paciente.
El acondicionamiento de superficie producido con ácido ortofosfórico ha demostrado ser una técnica sencilla y económica, que además ofrece a la estructura dental las características ideales para permitir el proceso adhesivo. Sin embargo, se ha descubierto que, como desventaja en este procedimiento, se presenta una alta prevalencia de descalcificación del esmalte, ya que aproximadamente 96% de los pacientes con brackets muestran signos de desmineralización de dicha estructura (3). Esto nos enfrenta al riesgo de producir un daño irreversible, lo que vuelve necesario intentar aplicar técnicas menos agresivas, pero con gran efectividad al cumplir con la función de acondicionar la superficie dental.
La búsqueda de nuevos dispositivos y tecnologías para facilitar y mejorar los procedimientos dentales ha sido un desafío. En las últimas décadas han surgido múltiples opciones que facilitan la labor del odontólogo. Dentro de estas alternativas sobresale el láser debido a que es un dispositivo con una amplia gama de características y con múltiples usos, y sobre todo con gran potencial en diversas áreas. Hasta hace pocos años el láser era relativamente desconocido en odontología, fue en 1991 cuando en la reunión de la American Dental Association (ADA), cuatro fabricantes exhibieron sus equipos láser, desde ese momento el desarrollo en esta área ha permitido ofrecer tratamientos que van desde la vaporización de caries, eliminación de sensibilidad, diagnóstico, analgesia, cirugía, soldaduras de prótesis dentales y grabado de esmalte (4). El láser odontológico Er:YAG ha demostrado ser de gran utilidad en el acondicionamiento para la cementación de brackets, y se ha confirmado que aporta al esmalte mayor resistencia al ataque ácido bacteriano y por ende a la formación de caries (5, 6).
El láser fue introducido en la odontología en 1995 (7), cuando la Food and Drug Administration (FDA) autorizó su uso para tratamientos de tejidos blandos, en 1997 en tejidos duros solo en adultos (8) y en octubre de 1998 se extendió su licencia para ser utilizado también en niños. Se encuentra formado por una consola con un cable de fibra óptica por donde viaja la luz, con una pieza de mano cuya acción es la vaporización y al igual que las piezas de mano de alta velocidad comunes, utiliza agua y aire para enfriar los tejidos (9). El láser se usa en ortodoncia para prevención de desmineralización, adhesión, remoción de brackets, manejo del dolor, movimiento dentario, reparación ósea post-expansión, manejo de tejidos blandos, polimerización, holografía, escáner, diagnóstico y soldadura (10).
Las acciones terapéuticas en la cavidad oral son altamente complejas ya que la diferencia que existe entre tejidos como mucosa, dentina o esmalte dificultan el poder utilizar un equipo que abarque sus múltiples necesidades. Los primeros artículos que refieren el uso de láser Erbio: YAG de manera experimental se realizaron en el año de 1989, se introduce en el campo de la odontología en 1992 y, es en 1997 cuando recibe la aprobación de la FDA en su uso para la remoción de caries y preparación de cavidades.
Láser Er: YAG como una alternativa a la técnica convencional del grabado de esmalte
El láser Erbio: YAG es un láser en estado sólido, en el cual el medio activo está constituido por un cristal de Itrio-Aluminio-Granate contaminado con trazas del metal Erbio. Se ha introducido recientemente en el campo odontológico con una gran efectividad en esta área debido a que su radiación, que se encuentra dentro del rango de luz infrarroja, tiene una longitud de onda de 2940 nanómetros (2.94 μm) la cual coincide con la longitud de absorción del agua (2.6 A 2.8 μm), por lo tanto es particularmente indicada para una precisa y localizada ablación de los tejidos biológicos que la contienen (11). Es por este motivo que su uso se ha vuelto común, y en relación con la técnica convencional con pieza de mano de alta velocidad en la conformación de cavidades, muestra como ventajas que la molestia que se causa al incidirlo en el tejido duro es mínima y en muchos casos no se requiere la aplicación de anestesia, además de que la conformación de la cavidad es mínimamente invasiva y no se sacrifica al tejido sano como en el caso del corte con fresas y pieza de alta; con esto se aumenta la eficacia de preparaciones cavitarias, se disminuyen los riegos de contaminación cruzada y la ausencia de vibración y ruido característico de la pieza de alta, y le ofrece al paciente mayor comodidad (12).
Una gran variedad de estudios realizados por la FDA, en los que además se realizaron evaluaciones radiográficas, clínicas histológicas y pruebas de coeficiente de penetración del láser, mostraron que este equipo posee las siguientes características:
Una gran cantidad de investigaciones han determinado que el uso de láser Er: YAG modifica al esmalte dental y mejora la adhesión de composites, al lograr una superficie microscópicamente rugosa como resultado de un proceso denominado ablación (14). Para entender dicho fenómeno debemos de tener claro que la irradiación absorbida por el tejido dental incrementa la temperatura y cuando se alcanzan los 100°C el agua se vaporiza produciendo microexplosiones en la zona afectada dando lugar al proceso de ablación. Mientras que a temperaturas superiores a 200°C el tejido se deshidrata, inclusive se quema dando como resultado carbonización (15).
Un fallo en la adhesión de brackets puede ocurrir por diferentes causas que van desde la forma del diente, su ubicación, la habilidad del clínico, el procedimiento de acondicionamiento de esmalte y las características químicas del adhesivo (16). El éxito de un tratamiento se ve afectado muchas veces por un fallo en el mecanismo adhesivo. Este es de gran importancia ya que en él se basa la transmisión de fuerzas hacia los dientes y sus estructuras de soporte; el material con el que se realiza la adhesión bracket-diente es uno de los factores a los que se le atribuye la responsabilidad del descementado (17).
Por otro lado, la base de los brackets juega también un rol importante ya que constituye una de las partes en la interfase bracket-resina del sistema de adhesión en ortodoncia. La adhesión a metales puede tener lugar mediante un mecanismo micromecánico o químico. Estudios realizados por Seeman en 2003 demuestran que para reducir la influencia de la base del bracket, el diseño influye significativamente en la resistencia a la tensión y que los brackets con una malla de calibre 60 o una base íntegra de socavado mecánico logran mayor fuerza de adherencia (18).
En relación al efecto que persigue el grabado ácido sobre el esmalte, se basa principalmente en el cambio de su superficie, mediante la destrucción del interior de los extremos finales de los prismas manteniendo intacta su estructura periférica produciendo porosidades e irregularidades. El ácido es capaz de desmineralizar y disolver la matriz inorgánica de los prismas o varillas adamantinas (unidad estructural del esmalte) aumentando así la superficie de contacto entre el diente y la resina en unas 2000 veces aproximadamente (19).
Cabe destacar que el efecto del ácido grabador depende de la superficie de esmalte a tratar. La superficie intacta del esmalte suele ser más resistente al grabado ya que en ella el esmalte es aprismático y además, con frecuencia tiene un mayor contenido en flúor. Por otro lado, el grabado del esmalte cortado actúa en función de la zona de los prismas que se presenta al ácido. El mejor efecto se consigue cuando el ácido ataca las cabezas de los prismas porque produce una descalcificación mayor en el centro que en la periferia, de forma que se crean microporos altamente retentivos de 5 a 15 micras de profundidad (tipo I). Si lo que se presenta al ácido son prismas cortados longitudinalmente, más que microporos, se crean erosiones profundas, que son mucho menos efectivas (tipo IV) (20).
Otro aspecto importante a destacar en el grabado o acondicionamiento ácido, es que se ha descubierto que no existen diferencias estadísticamente significativas en el grabado de esmalte con ácido ortofosfórico durante 25 o 60 segundos para la cementación directa de brackets. Sin embargo, si el tiempo de grabado supera los 60 segundos, se genera un patrón de grabado adamantino inadecuado, ya que la precipitación mineral del esmalte eliminado provoca una disminución en la profundidad de los microporos a 2- 8 micras interfiriendo negativamente en la adhesión; también una solución de ácido ortofosfórico al 30% aplicada sobre el esmalte por 60 segundos produce una perdida superficial de 10µm y penetra hasta una profundidad de 20 µm o hasta 50 µm (21). Convencionalmente, en la práctica odontológica ha sido utilizado el ácido ortofosfórico al 37% como un agente de grabado óptimo, ya que incrementa el área de superficie del esmalte y produce degradación, creando microporosidades.
Respecto a la descripción de los diferentes patrones de grabado Silvestone (1975) los describe de la siguiente manera:
Galil y Wright (1979) describen dos patrones más:
La existencia de diferentes patrones de grabado se relaciona con el método de acondicionamiento de superficie utilizado, con las variaciones en la composición química de los prismas y, sobre todo, con posibles diferencias en las características del esmalte en diversos órganos dentales. En la comparación de patrón de grabado con ácido ortofosfórico y laser Er: YAG, Daza y colaboradores realizaron pruebas en la superficie de premolares por medio de microscopio electrónico de barrido. Se colocó ácido ortofosfórico al 37% durante 25 segundos, un grupo con láser a una potencia de 600 mJ y frecuencia de 6Hz y una combinación de ambas técnicas, sus resultados: el patrón de grabado producido por acido al 37% presentó una mayor prevalencia de grabado tipo II, el patrón de grabado producido con láser Er: YAG un patrón de grabado tipo I y la combinación de ambas técnicas, grabado tipo I (23).
Por otro lado, Pires y colaboradores determinaron que una combinación de láser Er: YAG con potencia de 500 mJ, 12 Hz de frecuencia y ácido ortofosfórico dan como resultado un patrón de grabado en panal, Tipo I (6).
Contrario a esto, Contreras y colaboradores determinaron que con el ácido ortofosfórico como acondicionador de superficie se obtiene un patrón de grabado tipo I en comparación con el láser Er: YAG, con potencia de 150 mJ, 7Hz, donde se produce un patrón de grabado tipo IV con microfracturas (24).
El método más utilizado para cuantificar la eficacia adhesiva de diferentes sistemas tanto en ortodoncia como en la mayoría de las disciplinas odontológicas es la prueba de resistencia adhesiva. La base de este método es que la adhesión más fuerte entre el diente y el material resistirá mejor el esfuerzo impuesto por el sistema y la función oral (25).
Existen diversos ensayos de fuerzas de adhesión, sin embargo, tradicionalmente la fuerza de adhesión en el cementado de brackets en ortodoncia se ha evaluado utilizando el ensayo de resistencia al cizallamiento (shear bond strength) el cual es útil para probar materiales que fallan ante valores comprendidos entre 18-20 MPa o menos, intervalo donde se encuentran la mayoría de las fuerzas de adhesión ofrecidas por los biomateriales de los que actualmente se dispone en el campo de la ortodoncia (26).
Para describir dicha prueba, debemos comprender que las fuerzas externas pueden actuar sobre un cuerpo en diferentes direcciones permitiendo así, clasificar los esfuerzos, deformaciones y resistencias. Comúnmente, el proceso de descementación en máquinas de pruebas se realiza aplicando fuerzas de tracción o cizallamiento. Si dos fuerzas de igual dirección y sentido contrario tienden a aumentar la longitud del cuerpo (traccionarlo), se produce una deformación y se induce un esfuerzo que se denomina resistencia traccional o resistencia a la tracción. En el caso de la descementación de brackets, la fuerza se concentra periféricamente por lo cual la prueba a realizar será de resistencia al cizallamiento.
Con esta prueba de resistencia adhesiva, el bracket cementado sobre la superficie del diente es sometido a una fuerza de cizallamiento ejercida por una punta unida a una máquina de ensayo universal que describe un movimiento en sentido inciso-gingival (de arriba hacia abajo) que va desplazándose a una velocidad constante (0.5 mm/min.) incrementando progresivamente la fuerza hasta provocar el fallo del material desprendiendo así el bracket. La fuerza realizada para provocar el desprendimiento es recogida por un sistema de datos. Este desplazamiento se puede graficar en una curva de esfuerzo contra deformación, evaluando de esta forma la resistencia de adhesión de acuerdo a la norma ISO 11405; por lo tanto, la resistencia adhesiva se puede definir como la fuerza máxima por unidad de área requerida para romper una unión, ocurriendo una fractura en la interfase adhesivo/adherente.
Una gran variedad de investigaciones ha evaluado los adhesivos comercialmente utilizados con el fin de determinar cuál de ellos ofrece mejores propiedades. Izardy y colaboradores realizaron pruebas comparativas en los adhesivos Damon3®, Damon3MX®, APC II® y Transbond XT® utilizando diversas combinaciones de pasta y primer en terceros molares libres de caries, en dicha investigación se concluye que, a pesar de que el adhesivo Damon3 muestra los valores más elevados de resistencia adhesiva (utilizado junto al primer OrthoSolo®/Blugloo®), se deben tomar precauciones debido a que esta alta resistencia dificulta su eliminación, lo que resultaría en un daño potencial a la estructura dental. La mezcla de primer de los diferentes sistemas con la pasta Transbond XT® no afecta su desempeño y tomando en cuenta las características deseadas en los adhesivos para aditamentos pasivos en ortodoncia, los tres sistemas se pueden utilizar, sin embargo, la pasta Transbond XT® es la que ofrece mayor estabilidad al mezclarla con diversos primers (27).
De igual manera, se han encontrado investigaciones donde se evalúa la resistencia adhesiva de primers autograbantes (séptima generación). Pithon realizó pruebas sobre dientes anteroinferiores de bovinos aplicando Xeno IV® sistema adhesivo con primer autograbante y Transbond XT® mezclados en seis grupo como sigue: grupos 1, 2 y 3 con pasta Transbond XT® y acondicionamiento de superficie con ácido ortofosfórico al 37% /primer XT, Xeno IV®/primer XT y Xeno IV® respectivamente. Los grupos 4, 5 y 6 se utilizaron para adherir aditamentos con una resina modificada con cemento de ionómero de vidrio (Fuji Ortho LC®) (el Fuji Ortho, es un ionomero de vidrio reforzado o modificado con resina) acondicionando la superficie con ácido ortofosfórico al 37%, Xeno IV® primer y finalmente un grupo sin acondicionar. Los resultados arrojaron que no existen diferencias significativas en los grupos 1, 2 y 3. Los valores más elevados de resistencia adhesiva se encontraron en estos tres grupos confirmando así la eficacia del uso de la pasta Transbond XT® aun al ser combinada con primers de otros sistemas adhesivos (28).
En evaluaciones de resinas acrílicas y resinas compuesta, Caballero y colaboradores realizaron un estudio comparativo utilizando Transbond XT® frente a Orthomite®, resina acrílica frecuentemente utilizada en la cementación de brackets dentales, los resultados de este estudio muestran que la resina compuesta supera los valores de resistencia adhesiva de la resina acrílica (21.4 MPa contra 18.4 MPa respectivamente) (29).
Destacamos que Transbond XT® y Transbond color Change® también han sido comparados. De Souza y colaboradores realizaron pruebas en dientes de bovino con brackets metálicos y cerámicos evaluando los adhesivos anteriormente mencionados frente a Ortho Lite Cure®. Existen dos aspectos importantes en los resultados de estas pruebas: primero, que la resistencia adhesiva es similar en brackets metálicos y cerámicos cuando se utiliza el mismo sistema adhesivo, además de que los valores de resistencia adhesiva más elevados los ofrece el adhesivo Transbond XT® seguido del adhesivo Transbond Color Change® mientras que el adhesivo Ortho Lite® ofrece valores de resistencia adhesiva por debajo de los parámetros requerido en ortodoncia (30).
En un estudio llevado a cabo por Pires y colaboradores, se realizaron pruebas comparativas utilizando acondicionamiento de superficie con láser Er: YAG y ácido ortofosfórico, con los adhesivos ExciTE®, AdheSE®, FuturaBond® y Xeno V® y FuturaBond®, los resultados de esta investigación concluyen que el ácido ortofosfórico aumenta significativamente la resistencia adhesiva en comparación al láser Er: YAG, además de que en el adhesivo FuturaBond® se encontró la resistencia adhesiva más baja frente a los demás adhesivos incluidos en el estudio (6).
Por otro lado en el grupo donde se acondicionó la superficie dental con láser Er: YAG utilizando como agente cementante el composite Transbond XT® la resistencia a la cizalla fue de 11.09 MPa. En comparación a investigaciones previas, existen amplias variaciones y controversia respecto al uso de este equipo frente a los métodos convencionales; si bien los cambios morfológicos producidos en el esmalte utilizando dicha tecnología dependen directamente de la densidad de energía, el tiempo de exposición, la distancia de la pieza de mano láser, así como del porcentaje de agua irrigada, aun no se esclarecen cuáles son los requisitos ideales para producir un mejor resultado con patrones de grabado similares a los que ya se han descrito con ácido ortofosfórico y una variación mínima en cualquiera de estos parámetros produce como resultado amplias discordancias en los valores de resistencia adhesiva; como ejemplo de esto, en el estudio llevado a cabo por Hosseini y colaboradores se llegó a la conclusión de que no existe diferencias significativas en muestras irradiadas con láser a una potencia de 1.0 o 1.5 W dando como resultado una media de 6.97 MPa (±3.64) y 6.93 MPa (±4.87) respectivamente, valores que se encuentran por arriba del registrado para el ácido ortofosfórico (3.82 MPa ±1.16) (31). Sin embargo, este estudio no describe el total de los parámetros en dosimetría utilizados, por lo cual no se puede reproducir la técnica empleada, y los resultados obtenidos en la técnica convencional no concuerdan con los establecidos como valores necesarios de resistencia adhesiva en Ortodoncia descritos por Reynolds y posteriormente estudiados por Maijer y Smith, en los cuales se determina que la resistencia mínima aceptable deberá ser de 5.9 MPa, y el promedio de 8.0 MPa. En este aspecto se destaca que dichos resultados se obtuvieron realizando pruebas con ácido ortofosfórico y adhesivos de resina compuesta (32, 33).
A diferencia de los resultados anteriormente mencionados, investigadores en México realizaron pruebas en dientes de bovinos donde los órganos dentales fueron acondicionados con ácido ortofosfórico a una concentración de 15% por 15 segundos, cementando la aparatología ortodóntica con Transbond Plus Color Change, obteniendo un valor de la resistencia adhesiva de 8.2 MPa. De igual manera, los grupos irradiados con láser Er:YAG con una potencia de 150 mJ (11.01 J/cm², 7 Hz ) y 150 mJ (19.1 J/cm², 12 Hz) mostraron una resistencia adhesiva de 2.9 y 4.8 MPa respectivamente, motivo por el cual se concluyó que no es recomendable el uso de este equipo como acondicionador de superficie, resaltando las ventajas que se obtienen al aplicar la técnica convencional (24).
Sagir y colaboradores estudiaron el efecto de diferentes pulsos de irradiación láser comparados con ácido ortofosfórico, utilizando una potencia de 120 mJ, 10 Hz, 1.2 W de potencia, con pulso MSP, 120 mJ, 10 Hz, 1.2 W con pulso QSP y ácido ortofosfórico al 37%. Se encontró la resistencia adhesiva más elevada en el grupo con pulso QSP (11.80 MPa (±2.7)) seguido del grupo MSP (10.10 MPa (±4.5)), con la resistencia más baja en el grupo acondicionado con ácido ortofosfórico (6.6 MPa (±2.4)) (5). Estos resultados contrastan con las investigaciones previamente descritas, sin embargo, de nuevo la reproductibilidad del método se vuelve compleja debido a que no todos los equipos láser Er: YAG cuentan con pulso QSP.
Turkoz y colaboradores evaluaron el acondicionamiento de superficie producido con ácido ortofosfórico al 35%, aire abrasivo y láser Er: YAG con 350 mJ y 4Hz, concluyendo que el láser y ácido ortofosfórico presentan los valores más elevados de resistencia adhesiva (13.61 MPa (±0.61)), sin embargo, la estructura dental fue más dañada con láser motivo por el cual no se consideró como una técnica segura de acondicionamiento de superficie (34).
Existe una gran variedad de factores que afectan la resistencia adhesiva de los brackets ortodónticos cuando se utiliza el grabado con láser en lugar del grabado con ácido ortofosfórico. Factores tales como la densidad de energía, el tiempo de exposición, la distancia de la pieza de mano láser, así como el porcentaje de agua irrigada producen cambios morfológicos en la superficie del esmalte que pueden aumentar la resistencia adhesiva de los brackets. A pesar de que todavía no se determinan las condiciones óptimas para producir patrones de grabado con láser similares a los del ácido ortofosfórico, la técnica de acondicionamiento con láser Er:YAG puede ser una opción viable para acondicionar la superficie del esmalte previo a la cementación de brackets, ya que los valores de resistencia adhesiva se encuentran dentro de los parámetros adecuados para los procedimientos adhesivos en ortodoncia.
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[a] Maestría en Ciencias Biomédicas y de la Salud. Instituto de Ciencias de la Salud de la Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo thamaramuro@gmail.com
[b] Profesor(a) de Tiempo Completo del Área Académica de Odontología del Instituto de Ciencias de la Salud de la Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo. carmenbd@uaeh.edu.mx
[c] Profesor(a) de Tiempo Completo del Área Académica de Odontología del Instituto de Ciencias de la Salud de la Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo. ana_monjaras@uaeh.edu.mx
[d] Profesor(a) de Tiempo Completo del Área Académica de Odontología del Instituto de Ciencias de la Salud de la Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo. carlosecsuarez@gmail.com
[e] Profesor(a) de Tiempo Completo del Área Académica de Odontología del Instituto de Ciencias de la Salud de la Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo. eliezerz@uaeh.edu.mx
[f] Profesora por asignatura del Área Académica de Odontología del Instituto de Ciencias de la Salud de la Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo. ancona@uaeh.edu.mx
[g] Profesor(a) de Tiempo Completo del Área Académica de Odontología del Instituto de Ciencias de la Salud de la Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo. jose_rivera10098@uaeh.edu.mx