| Abstract | Due to the increase in the number of adults seeking orthodontic treatment, new challenges have risen for orthodontists, such as the need to bond orthodontic brackets to ceramic restorations, whose glazed surfaces are not amenable to resin penetration and have a higher degree of failure compared with bonding to enamel. The aim of this study was to conduct an inclusive and substantial analysis of the factors affecting shear bond strength (SBS) of metallic and ceramic orthodontic brackets bonded to different ceramic surfaces used for prosthetic restorations. The research was conducted with 144 ceramic specimens of three different types (feldspar-porcelain fused to metal, zirconia and lithium disilicate), on which orthodontic brackets consisting of different materials (metallic and polycrystalline ceramic) were bonded. The bonding surface of the specimens was conditioned with two different etching materials (hydrofluoric acid or phosphoric acid), and then silane was applied. SBS was tested in Universal Testing Machine and values were calculated in MPa. The samples were also analyzed using a digital microscope and Scanning Electron Microscope (SEM) in order to determine the Adhesive Remnant Index (ARI) and Porcelain Fracture Index (PFI). The results showed that the use of HFA for surface etching of feldspar, all-contour zirconia and/or lithium disilicate, does not cause a significant increase in the SBS values as compared to etching with PHA and silane application, which is a safer method to use in clinical conditions. However, ceramic brackets show significantly higher SBS values than metallic brackets in feldspar and lithium disilicate. Also, ARI significantly depends on the type of bracket (p = 0.005). Furthermore, since PFI depends on the type of etchant (p = 0.029), HFA can weaken the surface structure of the ceramic, and considering its noxious effect, might not be the best suitable conditioner prior to orthodontic bonding to feldspar, lithium disilicate, and in particular to zirconia, also taking into account its crystalline structure. |
| Abstract (croatian) | Dentalna keramika ima široku primjenu, najviše kao restaurativni materijal, prvenstveno zbog svoje izvrsne estetike, mehaničkih svojstava i biokompatibilnosti. Zbog sve većeg broja odraslih osoba koje traže ortodontsku terapiju, pojavili su se novi izazovi za ortodonte, među kojima je i potreba za vezivanjem ortodontskih bravica na keramičke restauracije, čija ostakljena površina nije pogodna za prodiranje smole i ima veći stupanj neuspjeha u odnosu na vezivanje za caklinu. To najviše ovisi o vrsti keramike, pripremi površine, materijalu od kojeg su izrađene bravice i drugim čimbenicima. Stoga je nastala potreba pronalaska pouzdane metode vezivanja ortodontskih bravica na keramičke krunice kako bi se dobila veća čvrstoća veze. S druge strane, potrebna je odgovarajuća čvrstoća veze zbog lakog i sigurnog uklanjanja bravica kako bi se smanjila vjerojatnost oštećenja restaurirane površine.
Cilj ovog istraživanja jest provođenje sveobuhvatne i temeljite analize čimbenika koji utječu na posmičnu čvrstoću veze (shear bond strength - SBS) metalnih i keramičkih ortodontskih bravica vezanih na različitim keramičkim površinama koje se koriste za protetsku restauraciju zuba. Kako bi se moglo utvrditi koje metode i koji materijali imaju najveći postotak uspješnosti, analizirat će se: utjecaj vrste keramike koja se koristi za protetsku restauraciju na posmičnu čvrstoću veze ortodontskih bravica; učinkovitost vezivnih podloga ortodontskih bravica ovisno o vrsti materijala od kojih se sastoje; utjecaj različitih materijala za jetkanje i silana na pripremu keramičkih površina. Daljnji cilj istraživanja jest da se izbjegne jetkanje fluorovodičnom kiselinom, koja je vrlo štetna, te uvode jetkanje 37% fosfornom kiselinom kao mogući protokol prilikom obrade keramičke površine.
Materijali i postupci: Istraživanje je provedeno na 144 keramičkih pripremljenih uzoraka (semi-krunice), ugrađenih na dvokomponentnom epoksi materijalu. Uzorci su izrađeni u obliku krunica gornjih pretkutnjaka koji na obje strane imaju bukalnu površinu, kako bi se na svaku stranu mogla zalijepiti bravica. Uzorak je jednako podijeljen na slijedeće: 48 metalkeramičkih (PFM) na bazi feldspara, 48 cirkonskih i 48 litij-disilikatnih uzoraka na kojima je ljepljeno 144 ortodontskih bravica: 72 metalne i 72 keramičke polikristaliničke bravice. Priprema površine uzoraka obavljena je korištenjem dviju različitih vrsta materijala za jetkanje uz primjenu 5% fluorovodične kiseline (HFA) ili 37% fosforne kiseline tijekom 120 sekundi, a onda je primijenjen silan. Vezivanje bravica je provedeno pomoću adheziva na bazi kompozita. Nakon polimerizacije LED lampom, uzorci su preneseni na termocikliranje. Istraživanje je uključivalo 12 različitih skupina, podijeljenih ovisno o materijalu od kojeg se sastoje ortodontske bravice i keramičke krunice, kao i pripreme podloge. SBS je ispitan pomoću univerzalnog stroja za ispitivanje materijala - kidalice, uz opterećenje usmjereno paralelno s bukalnom površinom restauracije u gingivookluzalnom smjeru, koristeći oštricu kidalice na 1 mm/min, do granice pucanja. Sila potrebna za odljepljivanje bravica zabilježena je u Newton mjernoj jedinici, a SBS se izračunavao u jedinicama MPa. Nakon ispitivanja posmične čvrstoće, uzorci su analizirani pod digitalnim mikroskopom i SEM-om, kako bi se procijenila vrsta kvara obveznice na dodirnoj površini bravice i ljepila u svakoj testiranoj skupini, i da bi se mogao vidjeti preostali adhezivni materijal i stanje keramike nakon uklanjanja bravica. Za to je određen Adhesive Remnant Index (ARI; po metodi Bishara et al. 1999) (12), i Porculan Fraktura Index (PFI, Bourke i Rock, 1999) (8). Statistička obrada podataka testirana je hi-kvadrat testom. Razina značajnosti postavljena je na α = 0.05.
Rezultati: Prema rezultatima analize, glavni efekti (T-CER, T-BRA i T-ETC) ne utječu značajno na formiranje prosječnih vrijednosti SBS-a. Također, trostruka interakcija faktora ne utječe statistički značajno na formiranje vrijednosti SBS-a. Međutim, post hoc analiza LSD metodom otkriva šest parova poduzoraka, od ukupno 66 mogućih, koji se statistički značajno razlikuju po SBS-u. Dobivena je: statistički značajna razlika uzorka feldspar keramike s metalnom bravicom i jetkanjem PHA (mean SBS = 9.89 MPa) i iste keramike s keramičkom bravicom i jetkanja HFA (mean SBS = 14.75 MPa) što znači bolji učinak navedene kombinacije; statistički značajno veći SBS feldspara (mean SBS = 14.10 MPa) u odnosu na cirkon (mean SBS = 8.52 MPa) pod istim uvjetima, tj. u kombinaciji s keramičkom bravicom uz PHA pripremu podloge; statistički značajna razlika kombinacije lithium disilikat keramike s metalnom bravicom uz PHA pripremu podloge (mean SBS = 10.20 MPa) od kombinacije feldspara s keramičkom bravicom uz HFA pripremu podloge (mean SBS = 14.75 MPa); statistički značajno zaostajanje cirkonija u kombinaciju s keramičkom bravicom uz PHA pripremu podloge (mean SBS = 8.52 MPa) od feldspar keramike u kombinaciji s keramičkom bravicom uz HFA pripremu podloge (mean SBS = 14.75 MPa); statistički značajno različiti uzorci po SBS-u i to cirkonij u kombinaciji s keramičkom bravicom na HFA podlozi (mean SBS = 8.99 MPa) te feldspar u kombinaciji s keramičkom bravicom i PHA pripremom podloge (mean SBS = 14.10 MPa); i statistički značajna razlika SBS-a za kombinaciju cirkonija s keramičkom bravicom na HFA pripremi podloge (mean SBS = 8.99 MPa) i kombinacije feldspara također s keramičkom bravicom na HFA podlozi (mean SBS = 14.75 MPa). Prema LSD testu razlika između mogućih parova uzoraka tipova keramike statistički je značajna između feldspara i cirkonija (p=0.042). SBS za feldspar u prosjeku je veći od ostala dva materijala, a od cirkonija je i značajno veći (p=0.042). SBS se po tipu bravice ne razlikuje statistički značajno jer su oba prosjeka gotovo jednaka i procjenjuju se unutar prekrivajućih intervala pouzdanosti 95%. Isti je slučaj i s jetkanjem površine što je vidljivo iz rezultata LSD testa. Od dvostrukih interakcija samo interaktivni utjecaj T-CER i T-BRA statistički značajno utječe na formiranje vrijednosti SBS-a (p = 0.016). Detalji te značajne interakcije također su testirane LSD testom za svih šest parova uzoraka tipa keramike i tipa bravice. U slučaju tri para uzoraka razlika SBS-a je statistički značajna. SBS se statistički značajno razlikuje za feldspar u zavisnosti od tipa bravice (p = 0.013). Naime, prosjek SBS-a primjenom feldspara s metalnom bravicom iznosi 10.36 MPa, a s keramičkom bravicom statistički značajno više, 14.43 MPa. Cirkonij u kombinaciji s keramičkom bravicom postiže SBS u prosjeku 8.75 MPa što je statistički značajno manje (p = 0.001) od 14.43 MPa koju postiže feldspar također s keramičkom bravicom. SBS vrijednosti feldspara u kombinaciji s keramičkom bravicom je statistički značajno manji i učinak litium disilicata od 11.08 MPa u kombinaciji s metalnom bravicom (p = 0.040). Interaktivno djelovanje tipa keramike na formiranje vrijednosti SBS-a u kombinaciji s pripremom podloge nije statistički značajno ni u jednom od šest mogućih parova. Međutim, uočljiv je odmak feldspara od ostala dva keramička materijala i to podjednako za oba načina jetkanja. ARI ne zavisi statistički značajno o tipu keramike niti o pripremi podloge, no tipovi bravica statistički značajno utječu na pojavljivanje kategorija ARI-ja jer se prve dvije kategorije (1 i 2) ARI-ja značajno više pojavljuju uz metalne bravice, a 3. i 4. kategorija ARI-ja
učestalija je kod keramičkih bravica. Od mogućih zavisnosti PFI-ja od triju faktora pokusa, hi-kvadrat testom nađena je samo statistički značajna zavisnost o tipu jetkanja (p = 0.048).
Zaključak: Upotreba HFA za površinsku obradu feldspata, cirkonija i/ili litij disilikata ne uzrokuje značajno povećanje vrijednosti SBS-a u usporedbi s jetkanjem primjenom PHA i silana, što je sigurnija metoda za upotrebu u kliničkim uvjetima. Nadalje, HFA može oslabiti površinsku strukturu keramike, a uzevši u obzir njezin štetni učinak, ne mora biti najbolje sredstvo prije ortodontskog vezanja na feldspat, litij disilikat, a naročito na cirkonijev oksid, posebice uzimajući u obzir njegovu kristalnu strukturu. |
