BIOMATERIALES EN ODF
1. Introducción
El principio general de la ortodoncia es el de mover los dientes en las tres dimensiones del espacio. Estos movimientos dentarios se realizan en particular mediante la instalación en el entorno bucal de un aparato de ortodoncia, generalmente metálico, que comprende cerraduras pegadas o selladas a los diferentes dientes, uno o más alambres de ortodoncia en cada arcada según la técnica utilizada, así como diversos auxiliares. Estos dispositivos siempre están hechos de aleaciones .
2. Metales
2.1. Definición de metal
Se considera que el metal es la unión de millones de átomos de metal.
Estos átomos pueden ser idénticos: este es el caso del metal puro.
Pero debido a sus propiedades débiles, se utilizan aleaciones metálicas que se presentan como una mezcla de varios metales puros generalmente obtenidos después de la fusión y el enfriamiento.
Los átomos de estas aleaciones están dispuestos en sitios cuya disposición está descrita por una red cristalina.
2.2. Acero inoxidable
El acero es cualquier aleación cuyo componente principal es el hierro. Los aceros son económicos y están a nuestro alrededor: puentes metálicos, automóviles, alicates y anillos de ortodoncia… Para su uso biomédico, debían ser perfectamente inoxidables para que no se corroyeran en el entorno bucal.
Los aceros de ortodoncia se hacen inoxidables por la presencia en la aleación de metales con características particulares: níquel y cromo .
- Acero inoxidable.
- Resistencia al desgaste.
Cromo:
- Aumenta la dureza
- Da brillo a los aceros.
Sigue siendo muy popular y ampliamente utilizado hoy en día. Se caracteriza por una buena maleabilidad y es muy fácil de moldear.
Los arcos de acero inoxidable se pueden soldar o soldar para la fabricación de aparatos de ortodoncia.
Estas aleaciones se componen de hierro, cromo, níquel y menos del 2% de carbono.
El acero inoxidable de una sola hebra tiene un bajo coeficiente de fricción, lo que significa que sólo opone bajas fuerzas de fricción al movimiento de los dientes.
Los cables multifilares se pueden torcer en sección redonda o rectangular, retorcer alrededor de un cable coaxial o trenzar.
2.3. El Elgiloy
Se trata de una aleación compuesta principalmente de cobalto, cromo y níquel que fue desarrollada por la Elgin Watch Company en la década de 1950.
La aleación se presenta en cuatro tipos diferentes dependiendo de su resiliencia, diferenciados por cuatro colores diferentes (misma composición, pero sus propiedades mecánicas difieren).
- Elgiloy Azul: Es el más popular, no es muy resistente, se recomienda para flexiones importantes o para soldadura.
- Elgiloy amarillo: es más resistente
- Elgiloy verde: es semi-resiliente
- Elgiloy Rojo: es resistente y frágil.
El tratamiento térmico permite aumentar el límite elástico y aumentar la resiliencia hasta un valor cercano al del acero inoxidable.
2.4. Aleaciones para soldadura fuerte
Soldadura a base de estaño – Soldadura a base de plata – Soldadura a base de oro
En la fabricación de aparatos de ortodoncia rara vez se pueden evitar las piezas compuestas de varias partes y su montaje sigue siendo un problema.
2.4.1. La soldadura fuerte
La soldadura fuerte es el método de unión convencional utilizado en odontología. Consiste en unir elementos metálicos entre sí mediante la interposición de un material de aportación cuya composición es diferente y cuya temperatura de fusión es inferior a la de la aleación base.
El ortodoncista utiliza soldadura de plata con fundente desoxidante, incorporado o no, y con soplete de gas.
El uso de un soplete conlleva todos los inconvenientes de sobrecalentamiento, imprecisiones, roturas y efectos del bimetalismo incluido el riesgo de corrosión en la boca.
La soldadura es por tanto fuente de roturas, oxidación de los aparatos y, en determinados casos, alergias en la boca;
Los alambres de ortodoncia tienen propiedades elásticas específicas para el uso al que están destinados. Es esencial por tanto no modificar su comportamiento elástico ni oxidar su superficie.
2.4.2. Soldadura láser
La soldadura es la unión de dos piezas metálicas o de determinados productos sintéticos, realizada térmicamente.
El soldador consta de un dispositivo láser, componentes ópticos para guiar el haz y un área de trabajo para permitir la manipulación y posicionamiento de la pieza a soldar.
A diferencia de la soldadura fuerte, con la soldadura láser es posible obtener un posicionamiento exacto de los elementos, sin posibilidad de deformación, para un ajuste perfecto.
Asegura una fusión puntual del material, sin calentar las zonas.
Bordes para garantizar una calidad inigualable de las piezas soldadas.
En la boca no hay oxidación, por lo tanto no hay liberación de iones metálicos por efecto de la saliva.
2.5. Aleaciones de níquel y titanio
Debido a su flexibilidad y memoria de forma, estas aleaciones se utilizan cada vez más y hay una amplia variedad de marcas disponibles comercialmente. El níquel se combina con un metal más noble, el titanio.
El dominio de los procesos de metalistería explica en parte la evolución de las propiedades que ofrecen las diferentes aleaciones Ni-Ti propuestas a los ortodoncistas desde los primeros arcos Ni-Ti, comercializados en 1972 bajo el nombre genérico de Nitinol.
Las aleaciones de níquel-titanio presentan pues propiedades pseudoelásticas ligadas a la existencia de una transformación de fase en estado sólido.
Esta transformación se produce entre las temperaturas llamadas “bajas” y “altas”, sin difusión, de forma casi instantánea y sin modificación de la composición química de la aleación. Conduce a un cambio estructural desplazativo mediante el desplazamiento cooperativo de átomos en distancias muy cortas.
2.5.1. Nitinol
Históricamente , encontramos el Nitinol ( Níquel , Titanio , Naval Ordnance Laboratory ), inventado por Buehler en 1960. Compuesto principalmente por níquel (52%), y titanio (45%) .
- El nitinol no ofrece las características de superelasticidad y memoria de forma.
- Su módulo de elasticidad muy bajo le permite soportar grandes flexiones elásticas.
- El nitinol puede producir una fuerza menor, más constante y más continua que el acero de sección equivalente.
- Tiene una superficie menos lisa que el acero, lo que aumenta las fuerzas de fricción.
- Por último, el Nitinol no se puede soldar.
2.5.2. Nitinol chino
Es una aleación de Ni-Ti desarrollada por el equipo del Doctor Tien Hua Cheng, del Instituto de Investigación General de Metales No Ferrosos de Beijing.
El Ni-Ti chino tiene mayor elasticidad que el Nitinol.
2.5.3. Memoria de forma y Ni-Ti superelástico
Pueden sufrir una deformación aparentemente plástica y luego recuperar completamente su forma inicial mediante un simple recalentamiento.
El interés de estas dos propiedades, superelasticidad y memoria de forma, se manifiesta durante las etapas de desactivación de los alambres donde las fuerzas restauradas serán ligeras y casi constantes.
3. Cerraduras de metal
El aditamento o bracket de ortodoncia , es un dispositivo fijado a cada uno de los dientes de una arcada que puede estar pegado al diente o soldado a un anillo y sirve de intermediario entre el diente a mover o inmovilizar, y el efector mecánico que constituye la parte activa del aparato de ortodoncia. La fricción es por definición una fuerza que ralentiza el movimiento relativo de dos objetos en contacto.
En ortodoncia, está determinado por la naturaleza del bracket y del arco: el material, la calidad de su mecanizado, el acabado superficial, el ancho y profundidad del surco, la distancia entre brackets, el método de ligadura.
En los últimos años, muchas cerraduras se han modificado para reducir la superficie de la ranura en contacto con el alambre con el fin de reducir las fuerzas de fricción.
3.1. Materiales utilizados
3.1.1. Acero inoxidable: El material más utilizado para la fabricación de brackets metálicos es el acero inoxidable.
Esta aleación fue propuesta para prótesis dentales en 1920. Inicialmente, el acero inoxidable era
Diseñado para resistir la corrosión en lugar del estrés mecánico.
Estos aceros contienen, además de hierro, un cierto porcentaje en peso de níquel, cromo, carbono, molibdeno, manganeso, cobalto y niobio.
3.1.2. Titanio
Recientemente, el uso de brackets de titanio, fabricados por inyección, abre nuevos horizontes. Las propiedades mecánicas son equivalentes al acero, con mejor resistencia a la corrosión y sin liberación de níquel.
3.1.3. Aleaciones de cromo-cobalto
– Esta aleación es biocompatible, libre de níquel.
– El soporte está construido en una sola pieza con base integrada marcada con láser.
– No presenta ninguna corrosión galvánica.
3.2. Diseño y uso
Medios de fijación de brackets de ortodoncia
- Anillos sellados con fijación soldada: Las fijaciones se sueldan a anillos adaptados a cada tipo de diente.
- Fijaciones encoladas: Las bases están dotadas de retenciones especiales que pueden ser mecánicas o químicas.
3.3. Métodos de fabricación
Los sujetadores pueden ser de metal cortado, de metal fundido o moldeados por inyección.
– El mecanizado de aceros es difícil y costoso, especialmente si la aleación tiene una alta dureza.
– La desventaja de los brackets fundidos o inyectados es que son menos resistentes. La garganta es menos precisa y menos pulida, lo que parece aumentar la fricción. Las retenciones de base son menos efectivas que con una rejilla reportada, lo que reduce la fuerza de la unión.
- CAD/CAM (Diseño y Fabricación Asistidos por Ordenador): Los brackets linguales tipo Incognito se fabrican a partir de una impresión de alta precisión y la digitalización de los modelos.
Los soportes están completamente diseñados mediante un software específico.
4. Conclusión
Los biomateriales son utilizados de forma unánime y amplia para la fabricación de aparatos de ortodoncia . Constituyen pues la mayor parte del arsenal terapéutico mecánico.
Como profesional usuario, el ortodoncista asume la responsabilidad del equipo y materiales utilizados, y será directamente incriminado en caso de una reacción anormal. Por tanto, deberá conocer la reglamentación relativa al uso de productos sanitarios, así como sus obligaciones en materia de materialvigilancia (normas, trazabilidad, etc.).
BIOMATERIALES EN ODF
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