Czas. Stomatol., 2006, LIX, 4, 279-284 Organ Polskiego Towarzystwa Stomatologicznego http://www.czas.stomat.net Kliniczne aspekty wiązania zaczepów ortodontycznych do różnych materiałów używanych w odbudowie twardych tkanek zęba Clinical aspects of bonding orthodontic brackets to various dental restorative materials Patricia Deręgowska-Nosowicz, Beata Czarnecka Z Katedry i Zakładu Biomateriałów i Stomatologii Doświadczalnej AM im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu Kierownik: prof. dr hab. H. Limanowska-Shaw Streszczenie Cel pracy: zapoznanie czytelnika z klinicznymi aspektami związanymi z klejeniem zaczepów ortodontycznych do materiałów odbudowujących twarde tkanki zęba. Materiał i metody: na podstawie piśmiennictwa opisano dostępne obecnie różne sposoby przygotowania powierzchni nietypowych w celu uzyskania satysfakcjonującego ze względu na siłę wiązania połączenia pomiędzy porcelaną, stopami metali i amalgamatem, a adhezyjnym materiałem łączącym i zamkiem ortodontycznym. Podsumowanie: z opisanych danych wynika, że możliwość mocowania elementów ortodontycznych do powierzchni innych niż szkliwo zależy, przede wszystkim od odpowiedniej siły wiązania pomiędzy użytymi do wypełnienia materiałami a ortodontycznymi adhezyjnymi materiałami łączącymi i zaczepami ortodontycznymi. Summary Aim of the study: Clinical aspects of bonding orthodontic brackets to various restorative materials have been reviewed. Material and methods: On the basis of literature several methods of the preparation of atypical surfaces have been described. The objective is to obtain a satisfactory bond on the interface between porcelain, metal alloys and amalgam, the adhesive material, and the orthodontic bracket. Conclusion: The presented data indicate that bonding orthodontic brackets to surfaces other than enamel depends primarily on the bonding strength between restorative materials and adhesive materials used to attach orthodontic elements. HASŁA INDEKSOWE: wiązanie zaczepów ortodontycznych, porcelana, materiały kompozytowe, amalgamat, stopy metali KEYWORDS: bonding orthodontic attachments, porcelain, dental composite resin, amalgam, metal alloys Wstęp Ostatnio dzięki postępowi badań nad stosowaniem aparatów stałych w ortodoncji, a także rozwojowi nowych materiałów do mocowania elementów aparatu na zębach znacznie wzrosła możliwość leczenia ortodontycznego przy zastosowaniu aparatów stałych cienkołukowych (7, 13, 15). Siła używana w leczeniu jest przenoszona na zęby za pośrednictwem zamków ortodontycznych, które są mocowane najczęściej na powierzchni zewnętrznej zęba. Połączenie pomiędzy szkliwem zęba a podstawą zamka uzyskuje się dzięki zastoso- 279
P. Deręgowska-Nosowicz, B. Czarnecka Czas. Stomatol., waniu adhezyjnych materiałów ortodontycznych. Częstym, występującym podczas leczenia utrudnieniem jest odklejanie się zamków spowodowane działaniem sił zgryzowych, nieprawidłowym postępowaniem podczas klejenia zamków, czy samą strukturą szkliwa nie poddającego się wytrawianiu (11). Powoduje to zwiększenie liczby wizyt pacjenta, przedłużenie czasu leczenia oraz wzrost kosztów. Częstokroć, wraz ze wzrostem liczby leczonych ortodontycznie pacjentów dorosłych, konieczne jest mocowanie zamków lub innych zaczepów ortodontycznych do istniejącego już w zębie wypełnienia lub uzupełnień protetycznych (16, 18). W takich przypadkach przyklejanie elementów ortodontycznych do wypełnień czy uzupełnień protetycznych, typu korony lub licówki wymaga od lekarza ortodonty wiedzy na temat sposobów skutecznego połączenia zamków ortodontycznych, rurek policzkowych czy retainerów metalowych do powierzchni uzupełniających brakujące tkanki zęba. Mogą one być wykonane z różnego rodzaju materiałów: amalgamatu, materiałów złożonych, stopów metali czy porcelany. Uzyskanie dostatecznej siły wiązania kleju z powierzchniami innymi niż szkliwo, z użyciem standardowych materiałów adhezyjnych jest trudne. Ostatnio osiągnięto w tym względzie znaczny postęp, dzięki zastosowaniu nowych materiałów klejących oraz odmiennych sposobów postępowania, niż w przypadku klejenia do powierzchni szkliwa. Badania laboratoryjne określające wartość siły wiązania pomiędzy zamkiem ortodontycznym a zębem wykazały, że dobre utrzymanie aparatów cienkołukowych zapewnia siła około 7 MPa. Ustalono ponadto, że naprężenie ścinające w zakresie od 1 do 3 MPa, jakie może powstać podczas leczenia ortodontycznego w układzie ząb środek klejący zamek, nie powinno w zwykłych warunkach powodować odrywania zaczepów ortodontycznych. Należy jednak mieć świadomość, że naprężenia powstające podczas żucia pokarmu mogą być w szczególnych sytuacjach wyższe od tych wartości (10). Wiedza o wartościach sił wiązania pomiędzy poszczególnymi elementami układu ząb klej ortodontyczny zamek jest istotną pomocą w wyborze odpowiednich materiałów klejących w określonych przypadkach klinicznych. Początkowo w leczeniu ortodontycznym aparatem stałym cienkołukowym wykorzystywano zamki przymocowane do pierścieni, a pierścienie były cementowane do szkliwa poszczególnych zębów. Pod koniec lat 60 ubiegłego stulecia wprowadzono przyklejanie zaczepów ortodontycznych bezpośrednio do szkliwa za pomocą żywicy złożonej na bazie Bis-GMA (14). W latach 80-tych metoda ta stała się standardem postępowania (5). Klejenie zamków metodą bezpośrednią i pośrednią wymaga zastosowania ortodontycznych materiałów łączących i opiera się na mechanicznym utrzymywaniu się materiału łączącego w mikroskopijnych miejscach retencyjnych na powierzchni szkliwa zęba lub materiału odbudowującego ząb oraz w przygotowanych fabrycznie zaczepach znajdujących się w podstawie przyklejanego zaczepu ortodontycznego. W procesie przyklejania zamka do szkliwa istotną rolę odgrywają następujące czynniki: rodzaj powierzchni zęba i jej właściwe przygotowanie, budowa podstawy przyklejanego elementu, rodzaj ortodontycznego materiału łączącego. W przypadku klejenia zaczepów do materiałów odbudowujących twarde tkanki zęba procedura przygotowania powierzchni jest modyfikowana w zależności od materiału, do którego jest przyklejany zaczep ortodontyczny. Wykonano dotychczas wiele badań laboratoryjnych mających za zadanie ocenę możliwości łączenia powierzchni zęba ze stopami metali, porcelaną, materiałami złożonymi oraz amalgamatem. 280
2006, LIX, 4 Wiązania zaczepów ortodontycznych do różnych materiałów Łączenie ze stopami metali Pierwszym materiałem dentystycznym o charakterze metalu, stosowanym do odbudowy zębów była rzadko obecne stosowana folia złota. Obecnie, aby uzyskać materiał o odpowiednich właściwościach fizycznych miesza się różne metale uzyskując w ten sposób stopy metali, wykorzystywane do odbudowy zębów. Należą do nich stopy srebro-palladowe oraz stopy używane do uzupełnień metalowo- -ceramicznych opartych na palladzie, chromie- -niklu oraz chromie-kobalcie. W przypadku obecności tego typu uzupełnień w jamie ustnej pacjenta, odróżnienie typu stopu użytego do wykonania koron lanych jest praktycznie niemożliwe. Aby zwiększyć siłę wiązania ze stopami odlewanymi jest konieczne odpowiednie przygotowanie powierzchni odlewu oraz zastosowanie specjalnych substancji łączących. W przypadku zastosowania jako kleju ortodontycznego materiału złożonego o dużej zawartości cząsteczek wypełniacza za wystarczające dla dobrego utrzymania zaczepu uznano zmatowienie powierzchni stopu za pomocą zielonego kamienia. Zastosowanie materiału złożonego o małej ilości wypełniacza obniża siłę wiązania i jak wykazały badania laboratoryjne, jest ona wyraźnie mniejsza niż w przypadku szkliwa (17). Porównanie różnych metod przygotowania powierzchni stopu do klejenia wykazało, że najlepszą metodą zwiększającą siłę wiązania jest piaskowanie tlenkiem glinu o średnicy cząstek 50 μm lub 90 μ (1). Metoda ta usuwa z powierzchni stopu zanieczyszczenia wraz z zewnętrzną warstwą metalu, stwarzając na powierzchni mikroretencję. Dodatkową zaletą tej metody jest fakt, że powierzchnię tak zmienionego stopu można, po zdjęciu elementów mocujących, łatwo wypolerować (18). Inną metodą zwiększającą siłę wiązania w przypadku połączeń stop metali szlachetnych- -adhezyjny złożony materiał łączący-zamek ortodontyczny jest powlekanie stopu metali cyną (9). Technika nie jest jednak zatwierdzona przez FDA do stosowania w jamie ustnej. W celu uzyskania połączenia chemicznego z metalem stworzono specjalne materiały adhezyjne. Znane są one pod handlowymi nazwami Super-Bond C&B(Sun Medical, Kyoto, Japan) i C&B Metabond (Parkell, Farmingdale, NY, USA) na bazie żywicy 4-META (bezwodnika 4-metakryloksyetyltrimetylowego) połączonej z monomerem tributylboranu i proszkiem polimerowym. Inna grupa to materiały Panavia EX i Panavia 21 (J.Morita, Tustin, Ca, USA), zawierające żywice 10 MDP (dwufosforan 10-metakryloilokrydecydylu) i Bis- GMA (2, 3). Za podstawę procesu wiązania z metalem przyjmuje się polimeryzację cząsteczek 4-META. Siła wiązania uzyskana za pomocą tych substancji jest bliska lub wyższa od siły wiązania elementów ortodontycznych do szkliwa. Materiały Panavia EX oraz Panavia 21 łączą się z powierzchniami metalowymi poprzez niecałkowicie jeszcze poznany mechanizm, obejmujący zarówno procesy chemiczne, jak i retencję mechaniczną, a także mają zdolność łączenia się z zębiną, szkliwem i porcelaną. Ponadto istnieje możliwość zwiększenia siły wiązania z powierzchniami metalowymi poprzez zastosowanie czynników łączących zwanych żywicami pośrednimi, takich jak np. All-Bond (Bisco Dental Products) i Scotch-bond MP (3M-Unitek) używanych podczas standardowego klejenia zamków do powierzchni szkliwa (18). Łączenie z porcelaną Uzupełnienia protetyczne z porcelany powszechnie stosowane w stomatologii są najczęściej wykonywane jako połączenia porcelanowo-metalowe, w których porcelana jest chemicznie połączona z powierzchnią struktury metalowej. Podczas leczenia ortodontycznego rodzaj zastosowanego uzupełnienia z porcelany nie ma istotnego znaczenia, ponieważ istotna jest jedynie zewnętrzna warstwa uzu- 281
P. Deręgowska-Nosowicz, B. Czarnecka Czas. Stomatol., pełnienia, do którego zostanie przyklejony element ortodontyczny. Zastosowanie tradycyjnego wytrawiania kwasem fosforowym jest w przypadku porcelany nieskuteczne, ponieważ nie jest ona wrażliwa na ten rodzaj kwasu. W celu przygotowania porcelany do umocowania zamków można zastosować kilka sposobów przygotowania powierzchni. Stosuje się mechaniczne zmatowienie powierzchni z użyciem wiertła, kamienia lub piaskowania, a także zmatowienie chemiczne za pomocą kwasu fluorowodorowego. Można połączyć również piaskowanie i działanie kwasem fluorowodorowym oraz dodatkowo zastosować silany. Zmatowienie powierzchni za pomocą wiertła zwiększa siłę wiązania, jednak w stopniu niewystarczającym dla całego okresu leczenia ortodontycznego (12). Inną techniką jest mikroabrazja powierzchni porcelany piaskarką wewnątrzustną za pomocą tlenku glinu o wielkości ziaren 50 μm. Zaaplikowanie na tak przygotowaną powierzchnię ceramiczną silanu, powoduje lepsze przyleganie żywic złożonych (25). Silan zawiera grupy silanolowe, które mają zdolność łączenia się z silanolami powierzchni ceramicznej. Ponadto zawiera on grupy metakrylowe, tworzące wiązania kowalencyjne z polimerami materiałów złożonych. Do wytrawiania porcelany stosowany jest najczęściej 9,6% kwas fluorowodorowy (HF) w postaci żelu (12, 19). Jest to bardzo silny kwas wymagający podczas jego stosowania szczególnej ostrożności, tzn. odizolowania koferdamem oraz pracy z ssakiem. Trawienie trwa około 2-4 minut i powoduje powstanie na powierzchni porcelany mikroporowatości zwiększających adhezję zastosowanej żywicy łączącej. Jeżeli warunki kliniczne wskazują na konieczność użycia maksymalnej siły wiązania elementów aparatu stałego do powierzchni porcelany, zalecane jest wytrawianie kwasem fluorowodorowym. W innych warunkach można zastosować piaskowanie, a następnie oczyszczenie powierzchni kwasem fosforowym. Tak przygotowaną powierzchnię należy pokryć silanem, a następnie zastosować ortodontyczny materiał łączący według zaleceń producenta. Jeżeli stosujemy wytrawianie powierzchni porcelany, należy mieć świadomość, że trawienie glazurowanej powierzchni porcelany prowadzi do powstania mniej wyraźnych zaczepów mikromechanicznych, niż wytrawianie porcelany po piaskowaniu (8, 12). Należy być również świadomym, że piaskowanie wewnątrzustne jest korzystniejsze, aniżeli zmatowienie powierzchni kamieniem, którego użycie grozi powstaniem mikropęknięć porcelany i niszczy powłokę szkliwną. Kontur, kolor i zdolność odbijania światła mogą ulec nieodwracalnemu zniszczeniu podczas zdejmowania zaczepu ortodontycznego. Problem mocowania zamków komplikuje zawarta w tym procesie sprzeczność; z jednej strony oczekujemy trwałego i silnego połączenia z tkankami zęba czy odbudowującymi je materiałami, zaś z drugiej strony chcielibyśmy, aby wiązanie to nie było zbyt mocne, pozwalające na takie zdjęcie zamków, ażeby podczas ich usuwania po zakończonym leczeniu nie dochodziło do uszkodzenia powierzchni szkliwa czy materiałów je zastępujących. Jeżeli po usunięciu zamków na powierzchni porcelany pozostaną resztki materiału łączącego, można go usunąć za pomocą specjalnego wiertła, a powierzchnię porcelany wygładzić krążkami i diamentową pasta do polerowania. Łączenie z materiałami złożonymi Liczba pacjentów zgłaszających się do leczenia ortodontycznego z wypełnieniami z materiałów złożonych jest w naszym kraju, z uwagi na znaczną frekwencję i intensywność próchnicy, bardzo wysoka. Materiały złożone składają się z trzech warstw: matrycy polimerowej i rozproszonych w niej cząsteczek wypełniacza oraz silanowego czynnika wiążące- 282
2006, LIX, 4 Wiązania zaczepów ortodontycznych do różnych materiałów go. Im dłużej wypełnienia złożone znajdują się w jamie ustnej, tym mniej nieprzereagowanych grup metakrylowych zdolnych tworzyć wiązania sieciujące z czynnikiem łączącym pozostaje na ich powierzchni. Oznacza to jednocześnie obniżenie zdolności wiązania tej powierzchni z adhezyjnym materiałem łączącym. Wykonane badania wykazały, że w przypadku nowo wykonanych wypełnień nie stwierdzono zwiększenia w istotny sposób siły wiązania w przypadku zastosowania na powierzchnię silanu (14). Udowodniono natomiast, że w przypadku starych wypełnień złożonych, w celu uzyskania większej siły wiązania jest wskazane usunięcie wiertłem diamentowym niepełnowartościowej zewnętrznej warstwy materiału złożonego, a następnie wytrawienie powierzchni 37% kwasem ortofosforowym i po starannym wypłukaniu wodą zastosowanie silanizacji i standardowego materiału łączącego (4). Uzyskane wówczas wartości siły wiązania do materiałów złożonych wynoszą około 60- -85% siły wiązania z wytrawionym szkliwem i są wystarczające dla leczenia ortodontycznego (4, 11). Łączenie z amalgamatem W przypadku zębów tylnych musimy często uzyskać dobre połączenie zaczepów ortodontycznych z amalgamatem, co jest uzależnione od zastosowania odpowiedniej procedury klinicznej. Aby zwiększyć siłę wiązania, należy zwiększyć powierzchnię retencyjną z materiałem łączącym przez piaskowanie, a następnie zastosować procedurę zalecaną dla łączenia ze stopami metali, czyli zastosować materiały adhezyjne, takie jak Super-Bond C&B i C&B Metabond na bazie żywicy 4-META lub materiały Panavia EX i Panavia 21 zawierające żywice 10 MDP i Bis-GMA. Jak wykazały badania uzyskana w ten sposób siła wiązania wynosi tylko 10 MPa, czyli około 50% siły wiązania do szkliwa (6). Na zwiększenie siły i trwałości połączenia z powierzchnią amalgamatu będzie również miała wpływ ilość szkliwa znajdującego się wokół wypełnienia, do którego przyklejany jest element ortodontyczny. Nie opublikowano jak do tej pory badań dotyczących zagadnienia wiązania ortodontycznych materiałów adhezyjnych do kompomerów, cementów szkło-jonomerowych modyfikowanych żywicą, czy typowych cementów szkło-jonomerowych, odtwarzających utracone twarde tkanki zęba. Podsumowanie Jak wynika z opisanych danych możliwość mocowania elementów ortodontycznych do powierzchni innych niż szkliwo zależy, przede wszystkim od uzyskania odpowiedniej siły wiązania pomiędzy użytymi do wypełniania materiałami a ortodontycznymi adhezyjnymi materiałami łączącymi i zaczepami ortodontycznymi. Na uzyskanie większej siły wiązania istotnie wpływa odpowiednie dla danej sytuacji postępowanie kliniczne, które uwzględnia rodzaj materiału użytego do odbudowy, jak również czas wykonania wypełnienia. Ma to szczególne znaczenie w przypadku materiałów złożonych i amalgamatu. Piśmiennictwo 1. Al Edris A., Al Jabr A., Cooley R. L., Barghi N.: SEM evaluation of each patterns by three etchants on three porcelains. J. Prosthet. Dent., 1990, 64, 6, 734-739. 2. Berlotti R. L., Paganetti C.: Adhesion monomers utilized for fixed partial denture (porcelain/metal) repair. Quintessence Int., 1990, 21, 7, 579-582. 3. Bertolotti R. L., Lacy A. M., Watanabe L. G.: Adhesive monomers for porcelain repair. Int. J. Prosthodent., 1989, 2, 5, 483-489. 3. Newman G. V.: Adhesion and orthodontic plastic attachments. Am. J. Orthod. Dentofacial. Orthop., 1969, 56, 6, 573-588. 4. Bishara S. E., Ajlouni R., Oonsombat Ch.: Wiązanie (przyklejanie) zamków ortodontycznych do kompozytów przy wykorzystaniu różnych metod opracowania powierzchni i różnych materiałów łączących pri- 283
P. Deręgowska-Nosowicz, B. Czarnecka Czas. Stomatol., merów. Badania porównawcze. Świat ortodoncji 2004, II, 1, 44-48. 5. Bülent H., Simten S., Zafer C. C.: Comparison of shear bond strength of three bonding agents with metal and ceramic brackets. Angle. Orthod., 1999, 69, 5, 457-462. 6. Cooley R. L., McCourt J. W., Train T. E.: Bond strength of resin to amalgam as affected by surface finish. Quintessence Int., 1989, 20, 4, 237-239. 7. Cueto H. I.: A little bit of history: The first direct bonding in orthodontia. Am. J. of Orthod. Dentofacial. Orthop., 1990, 98, 3, 276-277. 8. Eustaquio R., Garner L. D., Moore B. K.: Comparative tensile strengths of brackets bonded to porcelan with orthodontic adhesive and porcelain repair systems. Am. J. Orthod. Dentofacial. Orthop., 1988, 94, 5, 421-425. 9. Gates W. D., Diaz-Arnold A. M., Aquilino S. A, Ryther J. S.: Comparison of the adhesive strength of a BIS-GMA cement to tin-plated and non-tin-plated alloys. J. Prosthet. Dent., 1993, 69, 1, 12-16. 10. Kallio T. T., Lastumäki T. M., Vallittu P. K.: Bonding of restorative and veneering composite resin to some polymeric composites. Dent. Mater., 2001, 17, 80-86. 11. Kao E. C., Eliades T., Rezvan E., Johnston W. M.: Torsional bond strength and failure pattern of ceramic brackets bonded to composite resin laminate veneers. Eur. J. Orthod., 1995, 17, 533-540. 12. Kocadereli İ., Canay Ş., Akça K.: Tensile bond strength of ceramic orthodontic brackets bonded to porcelain surfaces. Am. J. Orthod. Dentofacial. Orthop., 2001, 119, 6, 617-620. 13. Newman G. V.: Adhesion and orthodontic plastic attachments. Am. J. Orthod. Dentofacial. Orthop., 1969, 56, 6, 573-588. 14. Newman S. M., Dressler K. B., Grenadier R.: Direct bonding of orthodontic brackets to esthetic restorative materials using a silane. Am. J. Orthod. Dentofacial. Orthop., 1984, 86, 6, 503-506. 15. Reynolds I. R., von Fraunhofer J. A.: Direct Bonding of Orthodontic Attachments to Teeth: the Relation of Adhesive Bond Strength to Gauze Mesh Size. B.J.O. 1976, 3, 2, 91-95. 16. Sant Anna E. F., Monnerat M. E., Chevitarese O., Stuani M. B.: Bonding Brackets to Porcelain-In Vitro Study. Braz. Dent. J., 2002, 13, 3, 191-196. 17. Wood D. P., Jordan R. E., Way D. C., Galil K. A.: Bonding to porcelain and gold. Am. J. Orthod. Dentofacial. Orthop., 1986, 89, 3, 194-205. 18. Zachrisson B. U.: Recent advances in bonding to gold, amalgam and porcelain. J. Clin., 1993, 27, 12, 661-675. 19. Zachrisson B. U.: Orthodontic bonding to artificial tooth surfaces: Clinical versus laboratory findings. Am. J. Orthod. Dentofacial Orthop., 2000, 117, 5, 592- -594. Otrzymano: dnia 10.II.2006 r. Adres autorek: 60-812 Poznań, ul. Bukowska 70. 284