Fuerza friccional en Brackets de Autoligado Pasivo

    Dra. Adriana Mendoza Orozco Ortodoncista graduada en el Departamento de Ortodoncia,
    Universidad Latinoamericana (ULA), campus Valle, México D.F, México.

    Dr. Roberto Silva Meza Profesor del Departamento de Ortodoncia,
    Universidad Latinoamericana (ULA), campus Valle, México D.F, México.

    Correspondencia: Dr Roberto Silva Meza.
    Roberto Gayol 1255-204. Col. Del Valle, CP 03100. Tel 55590985. México D.F. México
    e-mail: bobsilva@prodigy.net.mx.
Para efectos de referencia bibliográfica este trabajo debe ser citado de la siguiente manera:
Mendoza, A., Silva, R.
"Fuerza friccional en brackets de autoligado pasivo".
Revista Latinoamericana de Ortodoncia y Odontopediatria "Ortodoncia.ws edición electrónica Abril 2011. Obtenible en: www.ortodoncia.ws. Consultada,…/…/…


Resumen.
Objetivo. Comparar la fuerza friccional generada en dos tipos de brackets pasivos de autoligado. Materiales y Métodos. Con la máquina Universal de Pruebas Mecánicas Instron®, se midió la fuerza friccional de 60 brackets, 30 Damon® 3MX y 30 Smart clip™ SL2 ranura "0.022" x "0.025". Se deslizaron alambres de acero inoxidable "0.019" x "0.025" (3M, Ormco), híbridos de níquel titanio "0.017" x "0.025" (3M) y de níquel titanio ionizado "0.019" x "0.025" (Bioforce® Ionguard™ Gac™). Los datos obtenidos se analizaron con el programa SPSS 12 y mediante las pruebas estadísticas de Fisher (F) y Kruskal-Wallis (H). Resultados. La resistencia a la fricción entre los brackets Damon® 3MX y Smart clip™ SL2, no presentó estadísticamente diferencias significativas con los alambres de acero inoxidable (F: 2.362, P: 0.110 H: 5.421, P: 0.143) ni tampoco con los alambre de níquel titanio (F: 1.248, P: 0.307 H: 4.428, P: 0.219).Conclusiones. Tanto en el ensayo como en la práctica clínica, el manejo de la fricción es multifactorial: depende de la aleación de los alambres, la dimensión angulación y material del slot, las fuerzas de ligado a través de la distancia inter-bracket y de la manipulación del operador.

PALABRAS CLAVE: Arcos; Resistencia friccional, brackets, brackets de autoligado.


Abstract
Objective. To compare the frictional forces generated by two types of selfligating passive brackets. Materials and Methods: With the Instron® Universal Mechanics Test Machine we measure the frictional force in 60 passive self ligating brackets; 30 Damon® 3MX and 30 Smart clip™ SL2, with slot 0.022" x 0.025" sliding stainless steel wires "0.019" x "0.025" (3M, Ormco), Nickel titanium hybrid "0.017" x "0.025" (3M) and Nickel titanium with ion implantation "0.019" x "0.025" (Bioforce® IONGUARD™ Gac™). The data were analyzed with SPSS12 and Fisher (F) and Kruskal-Wallis (H) statistical test. Results. The frictional force generated in Damon® 3MX and Smart clip™ SL2 brackets are not statistically significance differences between stainless steel wires (F: 2.362, P: 0.110 H: 5.421, P: 0.143) neither nickel titanium wires (F: 1.248, P: 0.307 H: 4.428, P: 0.219).Conclusion. Friction depends of diverse factors; Arch wire alloy, dimension, and angulations, slot material, ligation forces along with inter-bracket distance, and operator manipulation.

KEY WORDS: Archwires; Frictional resistance, brackets, selfligation brackets.


INTRODUCCIÓN
La fricción representa la resistencia de un objeto ante fuerzas tangenciales, actualmente, es una característica que se discute en los sistemas de brackets de autoligado. La fuerza friccional estática se observa al inicio del movimiento mientras que la fuerza friccional cinética es la que resiste el deslizamiento del objeto a la fuerza constante. Los brackets de autoligado activos presionan directamente al alambre y ejercen mayor fricción durante el deslizamiento mecánico, a diferencia de los brackets pasivos donde no se ejerce presión al alambre y disminuye la fricción, por esto, los materiales utilizados en el slot y los alambres son determinantes en el control de la fricción.(1-2) La mayoría de los brackets actuales son de acero inoxidable colados o fresados, y los alambres que predominan son de acero inoxidable, Níquel -Titanio y Beta-Titanio. La fricción aumenta de acuerdo al contenido de titanio en la aleación, a mayor Titanio la reactividad superficial aumenta. Para solucionar este problema se propuso alternar la superficie de los alambres de Titanio mediante la implantación de los iones superficiales. La implantación de iones de nitrógeno, carbono y otros materiales, han dado resultados satisfactorios. La "Súper" elasticidad de un alambre se origina por tensión a una temperatura constante, cercana a la temperatura oral.(3) La transformación del alambre de la fase austenítica a la martensítica se produce al aumentar la fuerza aplicada inducida por tensión. La transformación puede ser inversa al disminuir la tensión, lo cual hará que el alambre recobre su forma original sin producir deformación permanente debido a su capacidad de regresar a la fase austenítica dentro de un margen dado de temperatura. El efecto termo-elástico es producido por cambios de temperatura y no por cambios en la fuerza aplicada sobre el alambre. Cuando este tipo de aleaciones se encuentran en fase martensítica al disminuir la temperatura, el metal es dúctil y maleable, ello facilita la inserción en los brackets. En la fase austenítica, que aparece al elevar la temperatura, su manejo es más difícil ya que aumenta la rigidez. La temperatura de transición entre las fases martensítica y la austenítica debe ser cercana a la temperatura oral, esto permite facilitar su manejo y controlar mejor las molestias del paciente. La adición de un tercer elemento, el cobre a la aleación bifásica de Níquel y Titanio parece estabilizar y hacer más homogénea la respuesta del alambre una vez que se ha introducido en los brackets. Las aleaciones trifásicas de Níquel- Titanio Cobre parecen mejores que las bifásicas de Níquel-Titanio. La adición de este elemento altera el margen de temperatura de transición a austenítica, la transformación martensítica consiste en un cambio estructural en estado sólido mediante un movimiento coordinado de átomos, de manera que se produce una reordenación de átomos y en consecuencia una transformación de fase. Esta puede producirse mediante energía térmica, disminuyendo bruscamente la temperatura, o mecánica aplicando tensión. Si aumenta la temperatura o se libera la tensión aplicada, la martensita se convierte en austenita. El Níquel Titanio Cobre presenta una reducción de histéresis mecánica, lo cual en la práctica clínica representa una mayor capacidad para almacenar y liberar energía/fuerza y por lo tanto proporcionar mayor amplitud de trabajo.

El bracket Damon® 3MX es fabricado completamente en acero inoxidable 17.4 de tecnología MIM (Metal Injection Molded). Los mecanismos de deslizamiento de la tapa de fácil uso, permite cambios de arcos sumamente rápido. Posee contornos ultra suaves y bordes redondeados para un máximo confort del paciente. Ranura con cuatro paredes sólidas que facilita un rápido movimiento dentario con baja fricción y máximo control. Los bordes del slot .022 están redondeados para reducir el "binding" en deflexiones severas. Con forma romboidal y base de contornos redondeados con malla Optimesh XRT que y posee una línea vertical grabada en la base que guía a un correcto posicionamiento. Tapa deslizante profunda y con un tope. El bracket Smart clip™ Es un bracket similar en apariencia al bracket de arco de canto y puede ser sujetado con módulos elastoméricos No está confeccionado con partes móviles, es activo a la demanda, su pre-programación libre disminuye la fuerza excesiva.

Las aleaciones Beta-Titanio, TMA Ormco/Sybron™, se introdujeron el año de 1980 y contienen un 80% de titanio, 11.5% de molibdeno, 6% de circonio y un 4.5% de estaño, presentan excelente resilencia, superando al acero en elasticidad, pudiéndose doblar casi dos veces más sin deformación permanente y liberando el 50% menos de fuerza que un alambre de acero. La gran desventaja del TMA es su coeficiente de fricción, debido a la reactividad superficial del titanio, por lo que la capacidad de alinear dientes es muy limitada.4 El 100% de los brackets presentan resistencia friccional con los alambres, motivo por el cual se realizó este estudio cuya finalidad fue evaluar la resistencia friccional entre dos tipos de brackets de autoligado pasivo con diferentes tipos de alambres.


MATERIALES Y MÉTODOS
El estudio se realizó en el laboratorio de materiales dentales de la Universidad Nacional Autónoma de México (U.N.A.M.), mediante la máquina universal de pruebas mecánicas Instron®). Se utilizaron 60 brackets de autoligado, 30 brackets Damon® y 30 Smartclip® SL 2 para canino superior. Todos los brackets de ranura "0.022" X "0.025". Las muestras se dividieron en 8 grupos:

Grupo 1: En 5 brackets Damon® se deslizaron 5 alambres "0.019" x "0.025" de acero inoxidable (Damon®) en acrílico verde oscuro.

Grupo 2: En 5 brackets Damon® se deslizaron 5 alambres "0.019" x "0.025" acero inoxidable (3M®) en acrílico verde claro

Grupo 3: En 5 brackets Smartclip® se deslizaron 5 alambres "0.019" x "0.025" de acero inoxidable (3M®) en acrílico amarillo.

Grupo 4: En 5 brackets Smartclip ® se deslizaron 5 alambres "0.019" x "0.025" de acero inoxidable (Ormco®) en acrílico naranja.

Grupo 5: En 10 brackets Damon® se deslizaron 10 alambres 0.017" x 0.025" Híbrido (3M®) en acrílico morado.

Grupo 6: En 10 brackets Smartclip® para deslizar 10 alambres "0.017" x "0.025" Híbrido 3M® en acrílico azul

Grupo 7: En10 brackets Damon® se deslizaron 10 alambres "0.019" x "0.025" Bioforce Ionguard® (Gac®) en acrílico rosado.

Grupo 8: En 10 brackets Smartclip® se deslizaron 10 alambres "0.019" x "0.025" Bioforce Ionguard® (Gac®) en acrílico dorado.

Primeramente se conformaron cilindros de acrílico con moldes para montaje de la máquina Instron®. Éstos se sometieron a un paralelizador para establecer que las superficies del acrílico estuvieran paralelas. En los cilindros que no se observó esta característica se utilizó una pulidora hasta verificar en dicho paralelizador, valga la redundancia, la superficie paralela. Luego sobre esa superficie se realizaron retenciones usando una pieza de alta velocidad, para posteriormente proceder a la cementación del bracket con cianocrilato. Para comprobar que el bracket estaba cementado paralelo a la superficie paralela ya conformada se colocó un alambre "0.019" x "0.025" en la ranura del bracket observando el paralelismo entre el arco y la superficie de acrílico.

Una vez colocados todos los brackets en los acrílicos se montaron en la porta-muestra. Se seccionaron los arcos en su parte posterior para su deslizamiento, sin que los extremos tocaran la porta muestra para que no interfiriera en el recorrido. Cada alambre se recorrió 3 veces en un mismo bracket para medir la fricción en diferentes tiempos, teniendo un total de 180 recorridos. El rango de movimiento fue de 2.5 mm. por minuto, durante 2 minutos teniendo un total de 5mm de recorrido. Terminados los tres recorridos de cada arco, la máquina fue detenida para remover tanto el bracket y el arco y colocar un bracket y arco nuevo. La máquina universal de pruebas mecánicas Instron®, permitió el deslizamiento del arco a lo largo del bracket y fue grabando las fuerzas friccionales que se formaron. Los resultados se enviaron a un disco duro de la computadora de la máquina Instron®.(Fig.1)

Fig 1. Bracket montado en la maquina universal de pruebas mecánicas Instron®.

ANÁLISIS ESTADÍSTICO
El análisis estadístico se dividió en dos grupos, un primer grupo para los arcos de acero inoxidable que fueron 5 unidades experimentales y un segundo grupo para los arcos de NiTi que constó de 10 unidades experimentales. Se realizó un análisis de Varianza tanto paramétrico como no paramétrico, Prueba F de Fisher y H de Kruskal - Wallis, las cuales se realizaron mediante el programa SPSS versión 12.


RESULTADOS
En este estudio no se observaron diferencias estadísticamente significativas de fricción entre los brackets Damon® y Smartclip® al deslizar los arcos de acero inoxidable (3M®-Ormco®), los Híbridos de Niquel Titanio (3M®) y los arcos Bioforce Ionizados® (Gac®). La combinación bracket Smartclip® con arcos de acero inoxidable Damon representó el mayor porcentaje de confiabilidad de la media con un 61%.

Fig. 2. Gramos de fricción de los arcos de acero inoxidable.

Fig. 3. Gramos de fricción de los arcos de NiTi.

DISCUSIÓN
Si el bracket Damon® está clasificado como bracket de autoligado pasivo y en este estudio se obtiene como resultado que no existe diferencia estadísticamente significativa de fricción entre el bracket Damon® y el Smartclip® se puede determinar que el bracket Smartclip® cumple con características de bracket autoligado pasivo. Voudouris 5 comparó la resistencia de fricción entre brackets de autoligado In-Ovation-C®, In-Ovation-R® y Damon 3®. Brackets convencionales: Mystique® Neo-Clip®, Clarity® y Ovation® utilizando tres tamaños de alambres de acero inoxidable, de "0.020", "0.019" x "0.025" y "0.018" x "0.025", este último con cubierta estética. La medición se realizó con una máquina de pruebas mecánicas Chatillón® simulando la retracción canina. Los resultados indicaron que el bracket convencional Mystique® Neo-Clip® registró la menor fricción de todos los grupo. En los grupos de autoligado se registró menor fricción que en los grupos convencionales, el bracket In-Ovation-C® registró menor fricción seguido del Damon® 3 y el In-Ovation-R®. Los brackets de autoligado Damon® y Smartclip® registraron menor fricción en comparación a los brackets convencionales Gémini®. El bracket Clarity® fue el que mostró la mayor fricción seguido del Ovation®. Tecco (6) comparó la resistencia friccional entre brackets convencionales Victory® y brackets de autoligado Damon SL II® y el Time Plus® con alambres de acero inoxidable, níquel titanio y beta titanio en diferentes calibres encontrando que el bracket Time Plus® registró menos fricción que los brackets Damon SL II® y Victory®. De forma similar, en el presente trabajo el bracket Smartclip® registró menor fricción que el bracket Damon® cuando se deslizaron los arcos híbridos níquel titanio de 3M®. El bracket de autoligado Damon SL II® registró menos fricción cuando se combinó con alambres redondos y significativamente mayor fricción cuando se combinó con alambres rectangulares. Los arcos de beta titanio presentaron mayor resistencia friccional que los arcos de acero inoxidable y los de níquel titanio y no encontraron diferencia significativa entre los arcos de acero inoxidable y los de níquel titanio. En este estudio los alambres que presentaron menor fricción fueron los de níquel titanio a pesar que la literatura y estudios previos especifican que el acero inoxidable es el material que menor fricción registra, esto posiblemente porque el arco utilizado fue el Bioforce Ionguard®, que al presentar la implantación de iones, reduce el coeficiente de fricción.

Si comparamos los resultados de este estudio respecto a los alambres de acero inoxidable calibre 0.019" x 0.025" el alambre 3M® registró menor fricción en el bracket Damon® que en el Smartclip® a pesar de ser de la misma casa comercial. Y al comparar los alambres de casa Ormco® este registró menor fricción en el bracket Damon® en comparación con el Smartclip®. Y de todos estos grupos el que registró menor fricción fue el arco de 3M® en el bracket Damon®. Si se comparan los arcos híbridos de níquel titanio de 3M® este registró menor fricción en el bracket Smartclip® en comparación con el Damon®, esto pudiera deberse a que este arco fue elaborado por la misma casa comercial y para este tipo de bracket, y si comparamos al arco Bioforce Ionguard®, registró menor fricción en el bracket Damon® que el bracket Smartclip®, sin existir ninguna relación de la casa comercial. Steven et al7 midieron las características de fricción de cuatro sistemas de brackets autoligables; Damon 3, Speed, In-Ovation R y Time 2 utilizando un jig que imitaba los movimientos tridimensionales que ocurren en una mecánica de deslizamiento en arcos de acero inoxidable 0.016 x 0.022, 0.019 x 0.025, 0.020 redondo y 0.021 x 0.021 D-Wire de Speed, se midió la resistencia a la fricción de cada bracket adherido a un diente de tipodonto, desplazándolos sobre un segmento fijo de alambre de 8 mm. de cada uno de los calibres mencionados, a una velocidad de 1mm/minuto. El bracket Damon 3 demostró consistentemente la menor resistencia a la fricción al deslizamiento, mientras que el bracket Speed produjo más resistencia a la fricción que el resto de brackets.

El diseño del bracket (pasivo o activo) aparenta ser la variable principal responsable de la resistencia a la fricción generada durante la traslación. Los brackets de autoligado pasivo (Damon y Time 2) a pesar de tener menor resistencia a la fricción pueden tener menor control comparado con sistemas activos. Estos cuatro tipos de brackets autoligables tienen un slot de acero, pero la composición del clip en estos brackets son diferentes y esto tiene una participación importante, ya que mientras los clips de brackets Damon y Time 2 son de acero, los clips de In-Ovation R son de Cromo-Cobalto y los de Speed de Níquel Titanio, siendo éste ultimo material el que produce un mayor coeficiente de fricción contra el acero, seguido de Cr-Co y acero el que menos produce. El diseño geométrico de los diferentes brackets (longitud y profundidad del slot, tamaño de bracket) influye en los momentos, rotaciones y puntos de contacto que aparecen al hacer movimientos y por lo tanto en los coeficientes de fricción.


CONCLUSIONES
Tanto en el ensayo como en la práctica clínica, el manejo de la fricción es multifactorial: depende de la aleación de los alambres, la dimensión angulación y material del slot, las fuerzas de ligado a través de la distancia inter-bracket y de la manipulación del operador.


REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
  1. Cacciafesta V. Evaluation of friction of stainless steel and esthetic selfligating
    brackets in various bracket-archwire combinations. Am J Orthod Dentofacial Orthop 2003; 124:395- 402

  2. Cacciafesta V. Evaluation of friction of conventional and metal-insert ceramic brackets in various bracket-archwire combinations. Am J Orthod Dentofacial Orthop 2003; 124:403- 9.

  3. Teramoto A. Estudios histológicos de las aleaciones de níquel-titanio
    superelásticas. Ortodoncia Actual 2007; 12 (3): 30-37.

  4. Canut BJA. Ortodoncia clínica y terapéuta, 2. ed. Barcelona: Edit. Masson S.A. , 2005: 365-373.

  5. Voudouris J. Self-Ligation Esthetic Brackets with Low Frictional Resistance. Angle Orthod 2010; 80:188-194

  6. Tecco S. Friction of Conventional and Self-Ligating Brackets Using a 10 bracket model. Angle Orthod 2005; 75:1041-1045.

  7. Steven B, Daskalogiannakis J, Tompson B. A study of the frictional characteristics of four commercially available self-ligating brackets systems. European Journal of Orthodontics. 2008 30: 645-653.