Biodegradação de braquetes ortodônticos: avaliação da liberação iônica in vitro

Biodegradation of orthodontic brackets: in vitro ion release

ARTIGO INÉDITO

Biodegradação de braquetes ortodônticos: avaliação da liberação iônica in vitro

Biodegradation of orthodontic brackets: in vitro ion release

Gabriel Schmidt Dolci^I; Luciane Macedo de Menezes^II; Rodrigo Matos de Souza^I; Berenice Anina Dedavid^III

^IMestre em Ortodontia e Ortopedia Facial pela FO – PUCRS

^IIDoutora em Ortodontia pela FO - UFRJ. Professora do Curso de Mestrado em Ortodontia da FO - PUCRS

^IIIDoutorado em Engenharia de Minas, Metalúrgica e de Materiais (UFRGS). Coordenadora do centro de Microscopia e Microanálise da PUCRS

^{Endereço para correspondência}

RESUMO

OBJETIVO: avaliar, in vitro, a biodegradação de aparelhos ortodônticos simulados constituídos de braquetes e fios de aço inoxidável.

METODOLOGIA: a amostra foi dividida em 2 grupos, de acordo com a marca dos braquetes usados: grupo A – Dyna-Lock, 3M/Unitek (AISI 303); e grupo B – LG Edgewise Standard, American Orthodontics (AISI 316L). Os corpos-de-prova permaneceram incubados em solução salina (0,05%) a 36ºC, sob agitação por um período de até 60 dias. A análise da liberação iônica foi realizada por meio de espectrofotometria de absorção atômica. O peso em massa dos braquetes também foi medido antes e após o experimento.

RESULTADOS: os resultados indicaram que o grupo A apresentou maior liberação de íons ferro, níquel e cromo do que o grupo B. Além disso, os braquetes do grupo A também mostraram perda de massa, considerada outro indicativo de corrosão.

CONCLUSÃO: concluiu-se que, nas condições deste experimento, os braquetes do grupo A apresentaram maior biodegradação que os acessórios do grupo B, o que pode estar associado à liga metálica e/ou ao processo de fabricação dos mesmos.

Palavras-chave: Corrosão. Braquetes ortodônticos. Fios ortodônticos.

ABSTRACT

OBJECTIVE: The purpose of this study was to evaluate, in vitro, the biodegradation of simulated orthodontic appliances consisting of stainless steel brackets and wires.

MATERIALS AND METHODOS: The sample was divided in 2 groups, according to brackets brand: group A – Dyna-Lock, 3M/ Unitek (AISI 303); and group B – LG Edgewise Standard, American Orthodontics (AISI 316L). The specimens (simulated orthodontic appliances) were incubated in saline solution (0.05%), in shake, at 36ºC, for 60 days. The ion release was detected by atomic absorption spectrophotometer. The weight of brackets was also measured before and after the test.

RESULTS: The results indicated that group A released more ions iron, nickel and chromium than group B. Moreover, the brackets in group A also presented weight loss, which is considered an indicator of corrosion.

CONCLUSION: It was concluded that, under the present study conditions, the brackets from group A presented a higher biodegradation than group’s B brackets, what could be associated to composition and manufacturing process of these brackets.

Key words: Corrosion. Orthodontic brackets. Orthodontic wires.

INTRODUÇÃO

Nos últimos anos, a biocompatibilidade das ligas odontológicas tem sido tópico de inúmeras pesquisas. Entretanto, muitas questões referentes a esse assunto estão longe de ser esclarecidas³⁰.

Um dos fatores determinantes da biocompatibilidade das ligas metálicas usadas na Odontologia é a sua resistência à corrosão^9,14,25. Os acessórios ortodônticos, no próprio processo de fabricação, ficam expostos a inúmeros fatores físicos e químicos que estimulam sua corrosão. Dentre eles destacam-se: tratamento térmico⁹, soldas² e agentes de polimento¹². A opção clínica de usar acessórios que apresentem menor biodegradação reduz o risco de danos à saúde do paciente, uma vez que estes tendem a liberar menos íons metálicos para o meio intrabucal.

Maior ênfase tem sido dada à liberação de íons níquel e cromo, uma vez que os efeitos deletérios destes elementos sobre os tecidos humanos já são bem conhecidos^4,22,23. Pesquisadores têm atribuído ao níquel efeitos carcinogênicos, citotóxicos^4,8,21,22,23 e, principalmente, alergênicos^19,20.

Visto os inúmeros fatores que influenciam a biodegradação de acessórios ortodônticos e as evidentes conseqüências indesejáveis desse processo, este estudo teve o intuito de investigar, in vitro, os possíveis fenômenos oriundos da corrosão de braquetes metálicos submetidos ao processo de envelhecimento químico-mecânico, dentre eles: a) liberação de íons ferro, níquel e cromo e; b) alterações de peso dos acessórios.

MATERIAL E MÉTODOS

Avaliação da liberação de íons ferro, níquel e cromo

Dois diferentes braquetes foram analisados: Dyna-Lock Standard Edgewise (3M Unitek, Monrovia, CA, USA) e LG Edgewise (American Orthodontics, Sheboygan, Wisconsin, USA), os quais foram divididos em 2 grupos experimentais, de acordo com a marca comercial dos acessórios (Quadro 1). Além dos braquetes, foram usados fios de aço inoxidável (0,021" x 0,025") da marca comercial Rocky Mountain Orthodontics.

Foram analisados 4 grupos (2 experimentais e 2 controles), como pode ser visto no quadro 2.

Os corpos-de-prova, que simulavam um hemiarco inferior, foram constituídos de braquetes de incisivos (n = 2), caninos (n = 1) e pré-molares inferiores (n = 2). Para os molares (1º e 2º) foram usados braquetes de incisivos superiores, totalizando 7 acessórios por corpo-de-prova. Os braquetes foram amarrados aos fios com ligadura elástica (GAC Orthodontics, ref. 59-600-14), sendo suas bases cobertas com cera⁷. Este procedimento serviu para evitar a corrosão de tal região e tornar mais fácil a remoção do material da base do braquete, permitindo a pesagem. Cada corpo-de-prova foi codificado de forma a identificar os braquetes e fios que compunham o mesmo (Fig. 1).

Para análise da liberação iônica, os corpos-de-prova foram imersos em tubos de ensaio que continham 10 mililitros de solução salina a 0,05% (Departamento de Bioquímica da PUCRS). Em cada tubo, foram colocados 2 corpos-de-prova, simulando um arco inferior completo (14 braquetes).

Os grupos A, B, C1 e C2 foram submetidos a um processo de "envelhecimento químico-mecânico". Eles permaneceram sob agitação por 8 horas diárias, com temperatura constante de 36±1ºC (Banho Dubnoff, Departamento de Bioquímica da PUCRS), por um período de até 60 dias.

Completado um dia de imersão (T1), os corpos-de-prova foram retirados e inseridos em novos tubos de ensaio contendo 10ml da solução salina. Após 7, 14, 28 e 60 dias, correspondendo a T2, T3, T4 e T5, respectivamente, tal procedimento foi repetido. A cada troca, os tubos contendo a solução antiga eram identificados e armazenados em refrigerador. Para evitar a proliferação de microrganismos, foram adicionadas às soluções 6 gotas de ácido nítrico na concentração de 0,5 Molar (HNO₃ 0,5M), conforme descrito por Sória²⁷.

Após, as soluções foram analisadas por meio de um espectrofotômetro eletrotérmico de absorção atômica com forno de grafite (Analyst 800 Perkin Elmer, USA), onde foram quantificados os íons ferro, níquel e cromo.

Pesagem dos braquetes

A pesagem dos braquetes foi realizada por meio de uma microbalança (Metter Toledo, AG204, Suíça) com precisão de 0,1mg. Setenta braquetes de cada grupo foram pesados individualmente antes (T0) e depois de permanecerem 60 dias imersos em solução salina (T5).

Previamente à pesagem, em T5, realizou-se a remoção dos produtos de corrosão da superfície dos acessórios, por meio da secagem dos acessórios com jato de nitrogênio e limpeza mecânica com pincel.

Tratamento estatístico

Para verificação da normalidade dos dados foi utilizado o teste não-paramétrico Kolmogorov-Smirnov. Este teste é considerado uma prova de aderência, diz respeito ao grau de concordância entre a distribuição de um conjunto de valores amostrais e determinada distribuição teórica específica, neste caso, a distribuição normal. Para os dados obtidos neste estudo, esta condição da normalidade não foi garantida para algumas variáveis, por isso foram utilizados testes não-paramétricos (Friedman, Mann-Whitney e Kruskal-Wallis). Para o processamento dos dados, foi utilizado o software SPSS versão 10.0.

RESULTADOS

Avaliação da liberação de íons ferro, níquel, e cromo

Os resultados da avaliação da liberação de íons ferro, níquel e cromo estão expressos nas tabelas ^{1 a 7}.

Observou-se uma relação positiva entre tempo e liberação iônica, ou seja, as concentrações de íons ferro, níquel e cromo liberados em solução salina aumentaram significativamente em função do tempo (p < 0,01), especialmente no grupo A (^{Tab. 1}, 2). Também verificou -se que o íon ferro foi o mais liberado em todos tempos estudados (T1 a T5), nos grupos A e B (Tab. 3, 4).

Houve diferença na liberação de íons ferro, níquel e cromo entre os grupos estudados. O grupo A apresentou maior liberação de íons, seguido pelo grupo B (p < 0,01), conforme as tabelas 5, 6 e 7.

Pesagem dos braquetes

A comparação do peso dos braquetes intragrupos, em T0 e T5, indicou uma redução da massa para os acessórios do grupo A e manutenção do peso dos acessórios do grupo B, conforme demonstra a tabela 8.

DISCUSSÃO

Avaliação da liberação de íons ferro, níquel e cromo

Neste estudo, o tempo foi um dos fatores determinantes sobre a biodegradação dos acessórios ortodônticos (^{Tab. 1}, 2). No grupo A, observou-se um aumento significativo da liberação de íons ferro, níquel e cromo, em função do tempo, até o final do estudo, confirmando os resultados de outros autores^10,11,24,28. Já o grupo B apresentou um aumento da liberação de íons ferro, níquel e cromo até o final da 1ª semana. Após isso, houve estabilização da liberação iônica, exceto para o íon cromo, que diminuiu sua liberação na 8ª semana, o que vai de acordo com estudos de Hwang, Shin e Cha¹³.

Outros pesquisadores demonstraram que a liberação iônica de aparelhos ortodônticos tende a ocorrer, principalmente, nos períodos iniciais, após a inserção destes em boca ou em solução salina^1,29. De acordo com Eliades et al.⁶, Eliades e Athanasiou⁷, esses resultados podem induzir a falsas conclusões, pois em estudos realizados in vitro, onde a solução não é trocada periodicamente, ocorre a saturação da mesma, o que daria a impressão de uma maior liberação nos períodos iniciais e uma diminuição nos períodos subseqüentes. Já para Barret, Bishara e Quinn¹, a redução da liberação de íons níquel, após a 1ª semana de inserção de aparelhos fixos simulados em solução salina, pode ser atribuída a dois prováveis fatores: (1) o níquel presente na superfície do aço sofreria corrosão rapidamente durante os primeiros 7 dias e (2) após este período formar-se-iam produtos de corrosão sobre a superfície do aço, dificultando a liberação de íons níquel nos períodos subseqüentes.

Segundo Berge, Gjerdet e Erichsen², a resistência à corrosão de aços inoxidáveis é reduzida em decorrência do processo de soldagem, o que poderia sugerir que os braquetes do grupo B teriam maior liberação de íons. Isso ocorreria porque, durante o processo de soldagem, o metal é submetido a elevadas temperaturas, o que aumentaria sua suscetibilidade à corrosão¹⁵. Porém, vale lembrar que os acessórios avaliados nesta pesquisa apresentavam composições diferentes (AISI 303 grupo A e AISI 316L grupo B), podendo ter sido fator decisivo na diferença na liberação iônica entre os grupos experimentais. Diversos estudos^5,16,17,27 têm relatado a maior resistência à corrosão dos aços AISI 316L, confirmando os achados deste estudo.

Nesta pesquisa, a liberação diária de íons níquel e cromo foi estimada tomando-se os valores totais de liberação dos íons (equivalente a 14 braquetes), multiplicando-os por 2 (28 braquetes, correspondente a um aparelho ortodôntico completo), sendo o resultado dividido pelo número de dias. Desta forma, os valores diários de liberação dos íons níquel e cromo seriam de 0,43µg e 1,10µg no grupo A, e 0,03µg e 0,02µg no grupo B, valores que estão bem abaixo da quantidade ingerida diariamente, 500µg e 100µg, respectivamente²⁶. Contudo, a liberação iônica observada neste estudo não deve ser considerada desprezível ou clinicamente insignificante, uma vez que estudos têm relatado que o tempo de tratamento ortodôntico associado à composição das ligas usadas em Ortodontia é capaz de causar injúrias aos tecidos moles intrabucais^3,8.

Pesagem dos braquetes

Na Ortodontia, poucos estudos se preocupam em estudar alterações de peso de acessórios submetidos a meios oxidantes^27,29, apesar de ser este o método mais antigo para avaliar a corrosão. Os resultados desta pesquisa indicaram que os braquetes do grupo A (AISI 303) apresentaram perda significativa de peso (0,2µg) em T5 (Tab. 8), concordando com Sória²⁷, que observou uma redução de peso (0,3µg) em braquetes confeccionados com aço AISI 303, após esses terem permanecido 60 dias imersos em solução salina a 0,05%. Segundo Matasa¹⁸, a perda de peso é um indicativo de corrosão uniforme.

CONCLUSÕES

Após a análise por espectrofotometria de absorção atômica e pesagem dos braquetes pôde-se concluir que:

1) A biodegradação de acessórios ortodônticos em solução salina, independente do processo de fabricação ou liga metálica constituinte, ocorreu principalmente pela liberação de íons ferro.

2) Os braquetes do grupo A (peça única, AISI 303) apresentaram maior liberação de íons ferro, níquel e cromo do que os acessórios do grupo B (peças combinadas, AISI 316L), em todos os tempos estudados.

3) No grupo A, a liberação iônica aumentou em função do tempo (T1<T2<T3<T4<T5). Já no grupo B houve uma tendência de estabilização da liberação de íons, após 7 dias (T2).

4) Os braquetes do grupo A apresentaram significativa perda de massa em T5.

Enviado em: novembro de 2006

Revisado e aceito: novembro de 2007

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  02 Jun 2008
• Data do Fascículo
  Jun 2008

Histórico

• Recebido
  Nov 2006
• Aceito
  Nov 2007