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Luz halógena versus LED na colagem de braquetes: resistência à tração Paulo Eduardo Guedes Carvalho1, Valdemir Muzulon dos Santos2, Hassan Isber2, Flávio Augusto Cotrim-Ferreira1

Introdução: os aparelhos de fotopolimerização por LED buscam proporcionar uma luz ativadora fria, que possibilite protocolos de polimerização do material com menor tempo de duração. Objetivo: avaliar a resistência à tração da colagem de braquetes, utilizando três tipos de aparelhos fotoativadores: um de luz halógena (Optilight Plus – Gnatus) e outros dois de LED (Optilight CL – Gnatus; e Elipar Freelight – 3M/Espe). Resultados: comparando os resultados por meio da análise de variância, o aparelho de LED Gnatus apresentou comportamento estatístico inferior em relação às outras fontes de luz, quando ativado por tempo reduzido. Já quando foi utilizado o tempo de 40 segundos, os resultados de polimerização foram compatíveis com as demais fontes avaliadas. O aparelho que apresentou melhor desempenho médio foi o de luz halógena, seguido pelo LED 3M/Espe. Conclusão: concluiu-se que os LEDs podem ser indicados na prática ortodôntica, uma vez que seja utilizado um protocolo de aplicação da luz com tempo de ativação de 40 segundos. Palavras-chave: Ortodontia. Resistência à tração. Braquetes ortodônticos. Colagem dentária.

Como citar este artigo: arvalho PEG, Santos VM, Isber H, Cotrim-Ferreira FA. Halogen light versus LED on brackets bonding: a bond strength test. Dental Press J Orthod. 2013 Jan-Feb;18(1):31.e1-6.

Professor Doutor do Curso de Mestrado em Ortodontia da Universidade Cidade de São Paulo (UNICID).

Mestre em Ortodontia pela Universidade Cidade de São Paulo (UNICID).

Enviado em: 28 de agosto de 2008 - Revisado e aceito: 25 de novembro de 2008 » Os autores declaram não ter interesses associativos, comerciais, de propriedade ou financeiros, que representem conflito de interesse, nos produtos e companhias descritos nesse artigo. Endereço para correspondência: Paulo Eduardo Guedes Carvalho Rua Cesário Galeno, 483, Tatuapé – CEP: 03071-000 – São Paulo / SP E-mail: paulo@carvalho-ortodontia.com.br

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Luz halógena versus LED na colagem de braquetes: resistência à tração

INTRODUÇÃO Com objetivo de facilitar e aperfeiçoar o processo de colagem de braquetes, pesquisas são frequentemente realizadas com a luz halógena, a qual é mais utilizada pelos profissionais da área até hoje em dia. O aparelho com fonte de luz halógena utiliza um grande espectro de comprimento de onda, que possui entre 400 e 500nm, e também um filtro de luz, que despreza as ondas que não sensibilizam o ativador normalmente utilizado, a canforoquinona. Sendo assim, isso torna estreita a faixa de luz aproveitável na polimerização das resinas14. Sabe-se que a qualidade da polimerização das resinas é representada pelo número de ligações duplas de carbono dos grupos de metacrilato que reagiram durante a sensibilização da resina na sua polimerização12,15. O melhor tempo de aplicação da luz halógena é de 40 segundos, demonstrados pelos vários trabalhos realizados com esse equipamento5,10,17,18. Os pesquisadores Atmadja e Bryant2 realizaram um trabalho avaliando a microdureza knoop de quatro resinas (P 30, Prisma-fil, Heliomolar e Durafill). Foram confeccionados corpos de prova em matrizes cilíndricas com 4mm de diâmetro e espessuras que variavam de 1 a 6mm. O aparelho polimerizador utilizado foi o Heliomat, sendo acionados por três diferentes tempos de exposição (20, 40 e 60 segundos). Concluíram que: a) para cada tipo de resina avaliada, os valores de microdureza diminuíram com o aumento da profundidade de polimerização; b) o tempo de exposição mais efetivo foi de 40 segundos; c) a redução na espessura do incremento é o meio mais correto para se conseguir adequada polimerização, sendo melhor do que aumentar o tempo de exposição; d) as resinas fotoativadas continuam sua reação de polimerização após a fonte de luz ter sido removida. A intensidade da luz representa outro fator importante para preservação das margens da resina aplicada e polimerizada10,18. As resinas apresentam propriedades físicas superiores e melhor integridade marginal quando polimerizadas por meio da técnica gradual, se comparada com a polimerização iniciada com intensidade máxima11. Apesar de a literatura apresentar poucos estudos, acredita-se que o aparelho de LED tenha real condição de substituir as lâmpadas halógenas nos consultórios1,6, porque possui um custo semelhante ao da luz halógena e muito mais baixo quando comparado

ao laser de argônio e arco de plasma de xenônio. De qualquer modo, sabe-se que os LEDs possuem luz fria emitida por semicondutores, permitindo um tempo indeterminado de seu uso, com um espectro de luz baixo, entre 460 e 480nm7. Uma vez que a canforoquinona, fotoiniciador mais utilizado nas resinas, trabalha absorvendo luz visível na faixa de 350 a 550nm, com um pico de absorção em torno de 470nm, os valores emitidos pelo LED parecem ser favoráveis. O comprimento de luz ideal para polimerização de compósitos deve variar em torno de 450nm e 470nm9,16. Esses dados criam a expectativa de uma ótima reação de polimerização, compensando a menor intensidade de luz produzida por essas unidades, além de gerar uma reduzida emissão de calor7. Os aparelhos fotoativadores com lâmpadas halógenas possuem uma vasta literatura sobre o assunto, contrariamente aos LEDs, que estão sendo pesquisados mais intensamente atualmente. Nessa caso, esse trabalho teve como objetivo estudar a resistência à tração de braquetes ortodônticos, colados em dentes humanos, utilizando diferentes protocolos de fotopolimerização da resina, segundo variação do tipo de luz e tempo de fotoativação. MATERIAL E MÉTODOS Esse experimento foi submetido à apreciação da Comissão de Ética em Pesquisa da UNICID, tendo sido inteiramente aprovado. Para esse estudo, foram comparados os seguintes equipamentos: » Fonte de luz à base de lâmpada halógena com 600mW/cm² – aparelho Optilight Plus (Gnatus Equipamentos Médico-Odontológicos Ltda, Ribeirão Preto/SP). » Fonte de luz à base de LED com 700mW/cm² – aparelho LED Optilight CL (Gnatus Equipamentos Médico-Odontológicos Ltda). » Fonte de luz à base de LED com 1000mW/cm² – aparelho LED Elipar Freelight (3M/Espe Dental Products, EUA). Para tal, foram utilizados 50 dentes pré-molares superiores que foram previamente selecionados, sendo descartados os dentes que possuíam fraturas, trincas, rachaduras ou que não tinham a superfície vestibular íntegra. Essa amostra foi divida aleatoriamente em cinco grupos de dez dentes cada, sempre conservados em solução de soro fisiológico.

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Carvalho PEG, Santos VM, Isber H, Cotrim-Ferreira FA

Os corpos de prova foram preparados por um cirurgião-dentista com experiência clínica em Ortodontia e, consequentemente, em colagem de braquetes; não utilizando colaboração de outros operadores para auxílio no experimento, a fim de minimizar as possibilidades de erros interexamiradores. Inicialmente, as superfícies vestibulares dos dentes foram limpas e polidas com taça de borracha e pedra-pomes, por 20 segundos cada, em baixa rotação e, depois, lavadas com água abundante. Todos os dentes tiveram suas faces vestibulares submetidas à aplicação de ácido fosfórico a 37% por 20 segundos, depois lavadas com água por mais 20 segundos e secas com ar comprimido. Para o procedimento de colagem, utilizou-se uma pinça específica para colagem de braquete e um sistema adesivo ortodôntico fotopolimerizável (Transbond XT, 3M/Unitek). Esse foi aplicado sob a base de cada um dos 50 braquetes Unitek full-size utilizados nesse estudo (3M/Unitek). Com o auxílio de um pincel microbrush foi aplicado adesivo líquido, do mesmo sistema adesivo, sobre a superfície condicionada do dente. Posicionou-se o conjunto braquete/resina no centro da coroa clínica do dente, realizando-se uma leve pressão com sonda exploradora, em busca do escoamento do material em excesso. Esse material foi removido com a ponta dessa sonda, visando evitar que a resina cobrisse a base do braquete, aumentando, assim, sua retenção e, consequentemente, influenciando os resultados. A partir desse momento, iniciou-se a polimerização dos corpos de prova, obedecendo aos tempos estabelecidos para cada um dos grupos, divididos da seguinte maneira: » Grupo 1 – Aplicação de luz halógena por 40 segundos em cada braquete (grupo controle). » Grupo 2 – Aplicação de luz de LED com aparelho 3M/Espe por 40 segundos em cada braquete. » Grupo 3 – Aplicação de luz de LED com aparelho 3M/Espe por 10 segundos em cada braquete. » Grupo 4 – Aplicação de luz de LED com aparelho Gnatus por 40 segundos em cada braquete. » Grupo 5 – Aplicação de luz de LED com aparelho Gnatus por 10 segundos em cada braquete. Após a fotopolimerização de todos os corpos de prova, conforme cada protocolo estudado, foram acomodados os conjuntos dente/braquete em matrizes plásticas que receberam resina acrílica ativada

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quimicamente, com o objetivo de compor a estrutura dos corpos de prova (Fig. 1). Optou-se, primeiro, pela realização da colagem dos braquetes nos dentes, seguido, então, pela estabilização do conjunto na matriz plástica e da inclusão da resina. Isso evitou instabilidade na posição dos dentes na matriz durante a colocação da resina. Também se buscou que os corpos de prova tivessem um posicionamento com o braquete perpendicular em relação à garra que foi usada para o tracionamento, a qual se encaixava com precisão nas aletas dos braquetes, reduzindo as possibilidades de alavanca e movimentos de tração desiguais no teste. Os corpos de prova foram mantidos acondicionados em meio úmido (soro fisiológico) a uma temperatura de 37°C, e na ausência de luz por um período de 24 horas. Em seguida, foram levados ao laboratório de plásticos e borrachas, da divisão de química do Instituto de Pesquisa Tecnológicas do Estado de São Paulo (IPT) onde foram executados os ensaios. Os corpos de prova foram submetidos aos testes de tração pela máquina universal de ensaios (Emic 10.000), com velocidade de 1,0mm/min, e com uma célula de carga de 50kgf. Para execução dos testes, foi utilizado um extrator em forma de garra confeccionada sob medida no laboratório de metais da divisão de engenharia do IPT. Essa garra se encaixava nas aletas dos braquetes, perpendicularmente ao corpo de prova, e posteriormente fixado na parte superior da máquina de tração EMIC (Fig. 2).

Figura 1 - Fixação do conjunto dente/braquete às matrizes plásticas.

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Luz halógena versus LED na colagem de braquetes: resistência à tração

de Tukey na comparação dos grupos, indicando entre quais protocolos existiram diferenças suficientes para representar significância estatística. A Tabela 1 apresenta os valores médios e os desvios-padrões para os diversos protocolos de fotoativação estudados. Os valores obtidos na ANOVA e no teste de Tukey, para as diversas comparações de medidas, encontram-se na Tabela 2. Visando facilitar a comparação dos dados aqui obtidos com os presentes na literatura, a Tabela 3 apresenta os valores médios de cada amostra convertidos, também, para valores de pressão em megapascal (MPa), verificados a partir das medidas da base dos braquetes utilizados. Os braquetes full-size apresentam sua base com 0,399 x 0,335cm, gerando uma área de base de 0,133665cm2. Os valores em MPa são de grande importância na interpretação dos dados em relação a outros trabalhos, pois eliminam a variação quanto ao tamanho dos diferentes braquetes utilizados.

Figura 2 - Máquina de tração EMIC 10.000.

Cada corpo de prova foi submetido ao teste de tração, e a cada momento de ruptura da colagem do braquete foi registrado um determinado valor. Esses valores foram referentes à carga suportada por aquele braquete no exato momento de ruptura. Os testes foram realizados em todos os 50 dentes em um mesmo dia. Testes estatísticos foram utilizados para a validação dos resultados e comparação dos grupos, quando empregou-se a Análise de Variância (ANOVA) com nível de significância de 5%, seguida pelo teste de Tukey, quando diferenças foram encontradas. RESULTADOS Pretendeu-se obter conclusões a partir das medidas de resistência de resina que foram efetuadas, considerando cinco tipos de protocolos de fotoativação. Para o estudo das comparações entre os cinco grupos, uma vez que as medidas efetuadas obedecem aproximadamente a distribuições normais, optou-se pela utilização da análise de variância na comparação quanto à semelhança estatística dos cinco grupos. Para esse estudo, calculou-se, em primeiro lugar, as médias e os desvios-padrões para as grandezas estudadas e, a partir desses resultados, aplicou-se o teste ANOVA. Uma vez denotada diferença significativa presente na análise de variância da amostra total, foi aplicado o teste

Tabela 1 - Valores médios e desvios-padrão dos cinco grupos avaliados, em Kgf. Protocolo

Halógena

de Ativação

LED 3M

LED Gnatus

40s

10s

40s

Grupo

Média

6,21

6,01

4,99

5,53

3,85

D.P.

1,74

1,34

1,00

2,28

1,05

10s

D.P. = desvio-padrão; s = segundos. Tabela 2 - Testes estatísticos da ANOVA e de Tukey. Diferença

Grupos comparados

Luz halógena 40s (G1)

LED 3M 40s (G2)

LED 3M 10s (G3) LED Gnatus 40s (G4)

de médias

Sig.

LED 3M 40s (G2)

0,20

N.S.

LED 3M 10s (G3)

1,22

N.S.

LED Gnatus 40s (G4)

0,68

N.S.

LED Gnatus 10s (G5)

2,36

0,05

LED 3M 10s (G3)

1,02

N.S.

LED Gnatus 40s (G4)

0,48

N.S.

LED Gnatus 10s (G5)

2,16

0,05

LED Gnatus 40s (G4)

-0,54

N.S.

LED Gnatus 10s (G5)

1,97

0,05

LED Gnatus 10s (G5)

1,68

N.S.

Diferença mínima significativa (DMS) = 1,9136; N.S. = não significativo. Tabela 3 - Valores médios dos cinco grupos avaliados, em MPa.

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Protocolo de

Halógena

Ativação

LED 3M

LED Gnatus

40s

10s

40s

Grupo

Média

4,56

4,41

3,66

4,06

2,82

10s

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Carvalho PEG, Santos VM, Isber H, Cotrim-Ferreira FA

DISCUSSÃO A finalidade de pesquisar os LEDs relaciona-se com sua recente disponibilidade no mercado, além de não existir um grande número de trabalhos científicos comprovando sua real eficiência. Uma vez que a faixa de luz emitida pelos LEDs coincide com o pico de absorção da canforoquinona, cria-se a expectativa de uma ótima reação de polimerização, compensando a menor intensidade de luz produzida por essas unidades, além de gerar uma reduzida emissão de calor. Uma vez colado o aparelho ortodôntico no ambiente intrabucal, esse recebe aplicações de forças decorrentes da mastigação e, também, das forças exercidas pela própria mecânica. Vários tipos de força agem nesse momento, tais como tração, cisalhamento e torção, podendo agir de maneiras isoladas ou, então, combinadas. Esse trabalho utilizou forças de tração por se tratar de uma força também utilizada em Ortodontia e pouco estudada. Entretanto, convém ressaltar que no momento da aplicação laboratorial da força pela máquina de tensão, não existe a possibilidade da obtenção uma força de tração pura, mas sim uma força predominante de tração com tensões e deformações por cisalhamento, secundariamente presentes. Dessa forma, o teste pode apresentar padrões de ruptura mais complexos, associando vários tipos de força em um único momento13. Esse fator pode estar presente na grande maioria dos trabalhos apresentados na literatura e ser uma variante a influenciar a comparação de resultados absolutos entre os vários apresentados. O objetivo desse trabalho foi permear cinco protocolos de tempo de fotoativação em Ortodontia, sem se preocupar com os protocolos recomendados em trabalhos da área dentística, que recomendam tempos de 40s e 60s como viáveis para a utilização de LEDs8. Foram utilizadas diferentes unidades de medidas (kgf e MPa) apenas visando disponibilizar um parâmetro comparativo com outros trabalhos realizados. Na análise dos resultados aqui obtidos por meio da ANOVA, quatro grupos foram estatisticamente semelhantes entre si, onde apenas o grupo 5 (LED Gnatus 10s) mostrou-se significativamente diferente.

Esse trabalho observou valores maiores para a lâmpada halógena quando comparados com os outros quatro grupos de LED. Analisando os grupos que tiveram os maiores tempos de incidência de luz, observa-se que eles possuem os melhores resultados. Para esses grupos de lâmpada halógena (6,21kgf), LED 3M 40s e 20s (6,01kgf e 4,99kgf) e LED Gnatus 40s e 20s (5,53kgf e 3,85kgf), tende-se a concluir que quanto maior o tempo de exposição, maior será a retenção do acessório no dente. Como comparação a esse trabalho de tração de braquetes, encontramos valores médios semelhantes de luz halógena versus LED3,4,5,15. Nesse estudo foram obtidos valores em MPa e kgf para o tempo de ativação de 40 segundos, que se mostram em acordo com os achados de Silva15, que utilizou tipos de aparelhos compatíveis aos do presente trabalho, mas que avaliou apenas protocolos de fotoativação mais longos (40 e 60 segundos). Vale a pena ressaltar que poucos trabalhos são disponibilizados na literatura estudando resistência à tração de braquetes, principalmente com propostas de fotoativação mais curtas (inferior a 20 segundos) e que deve-se sempre levar em conta o método aplicado, formas e tipo de extratores dos braquetes, variantes controláveis e não controláveis e o número de pessoas envolvidas. CONCLUSÕES Baseando-se no método aplicado nesse estudo, e de acordo com os resultados obtidos e aplicados à análise estatística, julga-se lícito concluir que: • A luz halógena proporcionou a maior resistência média à tração de braquetes; porém, sem apresentar significância estatística em relação a três outros protocolos realizados com aparelhos de LED. • O aparelho LED 3M/Espe apresentou resistência à tração de braquetes semelhante à obtida pela fonte halógena, mesmo com protocolo de 10 segundos de ativação. • O aparelho LED Gnatus apresentou resistência à tração de braquetes semelhante à obtida pela fonte halógena, apenas com protocolo de 40 segundo de ativação, sendo significativamente inferior quando utilizado por 10 segundos.

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