Effect of nanotechnology in self-etch bonding systems on the shear bond strength of stainless steel orthodontic brackets

Hammad, Shaza M; El-Wassefy, Noha; Maher, Ahmed; Fawakerji, Shafik M

ABSTRACT Objective:

To evaluate the effect of silica dioxide (SiO2) nanofillers in different bonding systems on shear bond strength (SBS) and mode of failure of orthodontic brackets at two experimental times.

Methods:

Ninety-six intact premolars were divided into four groups: A) Conventional acid-etch and primer Transbond XT; B) Transbond Plus self-etch primer; and two self-etch bonding systems reinforced with silica dioxide nanofiller at different concentrations: C) Futurabond DC at 1%; D) Optibond All-in-One at 7%. Each group was allocated into two subgroups (n = 12) according to experimental time (12 and 24 hours). SBS test was performed using a universal testing machine. ARI scores were determined under a stereomicroscope. Scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM) were used to determine the size and distribution of nanofillers. One-way ANOVA was used to compare SBS followed by the post-hoc Tukey test. The chi-square test was used to evaluate ARI scores.

Results:

Mean SBS of Futurabond DC and Optibond All-in-One were significantly lower than conventional system, and there were no significant differences between means SBS obtained with all self-etch bonding systems used in the study. Lower ARI scores were found for Futurabond DC and Optibond All-in-One. There was no significant difference of SBS and ARI obtained at either time points for all bonding systems. Relative homogeneous distribution of the fillers was observed with the bonding systems.

Conclusion:

Two nanofilled systems revealed the lowest bond strengths, but still clinically acceptable and less adhesive was left on enamel. It is advisable not to load the brackets immediately to the maximum.

RESUMO Objetivo:

avaliar o efeito das nanopartículas de dióxido de silício (SiO2), presentes em diferentes sistemas adesivos, na resistência ao cisalhamento da colagem (RAC) e no modo de fratura de braquetes ortodônticos avaliados em dois momentos.

Métodos:

noventa e seis pré-molares intactos foram divididos em quatro grupos: A) condicionador ácido convencional e primer Transbond XT; B) primer autocondicionador Transbond Plus; e dois sistemas adesivos autocondicionantes reforçados com nanopartículas de dióxido de silício em diferentes concentrações, C) DC Futurabond a 1%; D) Optibond All-In-One a 7%. Cada grupo foi dividido em dois subgrupos (n = 12), de acordo com o tempo para realização do teste (12 e 24 horas). O teste da RAC foi realizado em uma máquina universal de ensaios. Os resultados do índice de adesivo remanescente foram determinados com um estereomicroscópio. Para determinar o tamanho e a distribuição das nanopartículas, utilizou-se microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia eletrônica de transmissão (MET). O ANOVA a um critério foi usado para comparar a RAC, seguido pelo teste post-hoc de Tukey. O teste qui-quadrado foi usado para avaliar os índices de adesivo remanescente.

Resultados:

a RAC média do Futurabond DC e do Optibond All-In-One foi menor do que a do sistema convencional, de forma estatisticamente significativa; e não houve diferença estatisticamente significativa entre os níveis médios de RAC obtidos nos sistemas adesivos autocondicionantes avaliados nesse estudo. Os menores índices de adesivo remanescente foram observados com o Futurabond DC e o Optibond All-In-One. Não houve, entre os sistemas adesivos, diferença significativa na RAC e nos índices de adesivo remanescente obtidos nos dois tempos de aplicação. Foi observada uma distribuição relativamente homogênea das partículas nos sistemas adesivos.

Conclusão:

os dois sistemas com nanopartículas demonstraram menor RAC, mas ainda aceitável e com o menor índice de adesivo remanescente no esmalte. É, assim, aconselhável não submeter os braquetes à carga máxima logo após a colagem.