Lubricating conditions: effects on friction between orthodontic brackets and archwires with different cross-sections

Abstract Objective: This study investigated the effect of the condition of lubrication on the friction between brackets and NiTi archwires of different rounded cross-sections. Methods: Brackets (Roth, GAC) were affixed to a device connected to a universal testing machine into which segments of archwire were placed (NiTi, Nitinol, GAC) with cross-sections of 0.012-in, 0.016-in and 0.020-in. Once the wire was in the bracket slot, the following lubricants were applied: human saliva (HS: positive control), distilled water (DI), mucin-based (MUC) or carboxymethylcellulose-based (CMC) artificial saliva. In the negative control group, no lubricant was used. The combination between the wire cross-sections and the lubrication condition generated 15 groups with 15 samples each. Data were submitted to two-way analysis of variance and Tukey's test. Results: There was no significant interaction between the wire cross-section and the condition of lubrication (p= 0.901). Irrespective of whether lubricants were used or not, there was a significant increase in friction with an increase in the cross-section of the wire (p< 0.001). For any wire, the group tested in the presence of MUC was not different from that in which HS was applied. On the other hand, when the application of lubricants was suppressed, significantly higher friction values were observed. The CMC group and the DI group demonstrated intermediate behavior. Conclusions: Friction increased with the increase of the cross-section of the NiTi archwire, but regardless of the archwire, friction with MUC artificial saliva was similar to that of HS and lower than in dry conditions.

Resumo Objetivo: este estudo investigou o efeito das condições de lubrificação no atrito entre braquetes e fios de NiTi de diferentes secções transversais. Métodos: os braquetes (Roth, GAC) foram fixados a um dispositivo conectado a uma máquina de ensaio universal, que recebeu segmentos de fio de NiTi (Nitinol, GAC) com secções de 0,012"; 0,016" ou 0,020". Após o fio ter sido instalado no slot do braquete, aplicou-se um dos seguintes lubrificantes: saliva humana (SH: controle positivo), água destilada (AD) ou saliva artificial à base de mucina (MUC) ou de carboximetilcelulose (CMC). No grupo controle negativo, nenhum lubrificante foi utilizado. As combinações entre as secções dos fios e as condições de lubrificação geraram 15 grupos, com 15 amostras cada. Os dados foram submetidos à análise de variância a dois critérios e ao teste de Tukey. Resultados: não houve interação significativa entre a secção do fio e a condição de lubrificação (p = 0,901). Independentemente de ter sido utilizado ou não lubrificante, observou-se elevação significativa do atrito com o aumento da secção transversal do fio (p < 0,001). Para qualquer um dos fios, o grupo testado na presença de MUC não diferiu daquele em que se aplicou SH. Por outro lado, quando suprimiu-se os lubrificantes, constatou-se atrito significativamente mais elevado. Os grupos CMC e AD demonstraram comportamento intermediário. Conclusões: o atrito se elevou com o aumento da secção transversal dos fios de NiTi, mas a despeito do fio, o atrito com a saliva à base de MUC foi similar àquele com a SH e menor do que sob condição a seco.

A comparative analysis of the frictional resistance of esthetic orthodontic wires / Avaliação do atrito de fios ortodônticos estéticos

Abstract Introduction The orthodontic movement is directly influenced by the ability of orthodontic wires to slide through brackets and tubes. Therefore, the main concern during orthodontic movement corresponds to the frictional forces generated at the bracket-orthodontic wire interface. Objective This study aimed to evaluate the frictional resistance of esthetic orthodontic wires. Material and method Fifty test brackets were obtained and divided into five groups (n = 10) based on the type of rectangular orthodontic wire, as follows: conventional metallic wire (Morelli, Brazil) (G1, control group) and esthetic wires (G2, Ortho Organizer; G3, Tecnident; G4, Trianeiro; and G5, TP Orthodontics). The following materials and conditions were used: 0.019 x 0.025-inch wires, ceramic brackets with edgewise prescription, torque and/or angulation of 0°, and 0.022 x 0.028-inch slots. The specimens were tested for their tensile strength using an Instron universal test machine at a speed of 1.0 mm / min and a load cell of 500N. The tensile strength data were analyzed by one-way analysis of variance (ANOVA) followed by Tukey's post-hoc test, with a 5% significance level. Result The frictional resistance (N) of the metallic orthodontic wire (8.07 ± 0.43) was significantly higher than that of the esthetic wires: Ortho Organizer (4.01 ± 0.25), Tecnident (3.87 ± 0.31), Trianeiro (4.47 ± 0.26) and TP Orthodontics (4.49 ± 0.30) (p <0.05), with no significant difference between them (p> 0.05). Conclusion To conclude, the esthetic orthodontic wires tested herein showed less frictional resistance as compared to the conventional metallic wire.

Resumo Introdução O movimento ortodôntico bem sucedido está diretamente relacionado com a capacidade de os fios ortodônticos deslizarem sobre os bráquetes e tubos ortodônticos. Portanto, durante a movimentação ortodôntica a principal preocupação está diretamente ligada a fricção entre o suporte e o fio. Objetivo O objetivo deste estudo foi avaliar a influência de fios ortodônticos estéticos na resistência ao atrito. Material e método Foram utilizados 50 bráquetes-teste divididos em 5 grupos, de acordo com o fio retangular (n=10): G1 - grupo controle: fio metálico convencional (Morelli, Brasil) e fios estéticos (G2 - Ortho Organizer; G3 - Tecnident; G4 - Trianeiro; e, G5 - TP Orthodontics). Todos os fios apresentavam 0,019 x 0,025 polegadas e o bráquete era cerâmico, prescrição Edgewis e, torque e/ou angulação 0° e, canaleta 0,022 x 0,028 polegadas. O teste de resistência ao atrito sob força de tração foi realizado em uma máquina de ensaio universal Instron à velocidade de 1,0 mm/min e célula de carga de 500N. Os dados de resistência ao atrito foram submetidos à análise de variância (ANOVA) um fator e ao Teste de Tukey com nível de significância de 5%. Resultado O atrito (N) do fio metálico (8,07±0,43) foi significativamente maior que os fios ortodônticos estéticos: Ortho Organizer (4,01±0,25), Tecnident (3,871±0,31), Trident (4,47±0,26) e, TP (4,49±0,30) (p<0,05). Nenhuma diferença estatisticamente significativa foi observada entre os fios estéticos (p>0,05). Conclusão Conclui-se que os fios ortodônticos estéticos apresentam menor resistência ao atrito quando comparado ao fio metálico.

Welding strength of NiTi wires

ABSTRACT Objective: To identify the appropriate power level for electric welding of three commercial brands of nickel-titanium (NiTi) wires. Methods: Ninety pairs of 0.018-in and 0.017 × 0.025-in NiTi wires were divided into three groups according to their manufacturers - GI (Orthometric, Marília, Brazil), GII (3M OralCare, St. Paul, CA) and GIII (GAC,York, PA) - and welded by electrical resistance. Each group was divided into subgroups of 5 pairs of wires, in which welding was done with different power levels. In GI and GII, power levels of 2.5, 3, 3.5, 4, 4.5 and 5 were used, while in GIII 2.5, 3, 3.5 and 4 were used (each unit of power of the welding machine representing 500W). The pairs of welded wires underwent a tensile strength test on an universal testing machine until rupture and the maximum forces were recorded. Analysis of variance (ANOVA) and post-hoc tests were conducted to determine which subgroup within each brand group had the greatest resistance to rupture. Results: The 2.5 power exhibited the lowest resistance to rupture in all groups (43.75N for GI, 28.41N for GII and 47.57N for GIII) while the 4.0 power provided the highest resistance in GI and GII (97.90N and 99.61N, respectively), while in GIII (79.28N) the highest resistance was achieved with a 3.5 power welding. Conclusions: The most appropriate power for welding varied for each brand, being 4.0 for Orthometric and 3M, and 3.5 for GAC NiTi wires.

RESUMO Objetivo: identificar a potência mais adequada para solda elétrica em três marcas comerciais de fios de níquel-titânio (NiTi). Métodos: noventa pares de fios ortodônticos de NiTi, de dimensões 0,018" e 0,017" × 0,025'', foram soldados por resistência elétrica e distribuídos em três grupos: GI (Orthometric, Marília, São Paulo, Brasil), GII (3M, São José do Rio Preto, São Paulo, Brasil) e GIII (GAC, Yorque, Pensilvânia, Estados Unidos). Cada grupo foi dividido em subgrupos de cinco pares de fios soldados com diferentes níveis de potência. Nos GI e GII, os fios foram soldados com níveis de potência de 2.5, 3, 3.5, 4, 4.5 e 5; enquanto no GIII as potências utilizadas foram de 2.5, 3, 3.5 e 4. Os pares de fios foram submetidos a um teste de tração até sua ruptura, com registro das forças máximas. Análises de variância (ANOVA) e testes post-hoc foram realizados para determinar qual subgrupo, dentro de cada grupo, obteve a maior força de resistência. Resultados: a potência 2.5 exibiu a menor resistência à ruptura para todos os grupos (43,75 N para o GI; 28,41 N para o GII e 47,57 N para o GIII). A potência 4 mostrou maior resistência à ruptura nos GI e GII (97,90 N e 99,61 N, respectivamente), enquanto no GIII (79,28 N) foi a potência 3.5. Conclusões: os níveis de potência mais adequados variaram para as marcas comerciais, sendo identificados como 4 para Orthometric e 3M, e 3.5 para GAC.