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Características de las cadenas elásticas de primera y segunda generación y su comportamiento durante el tratamiento de ortodoncia

Características de las cadenas elásticas de primera y segunda generación y su comportamiento durante el tratamiento de ortodoncia

Resumen


En la actualidad se usan cadenas elastoméricas y algunos aditamentos con base polimérica para realizar movimientos dentales individuales o por grupo.

El término elastómero se refiere a cualquier miembro o clase de material polimérico con la habilidad de regresar a su estado natural después de deformarse sin llegar a su límite elástico.


Las cadenas elásticas han sido utilizadas por años, debido a que son fáciles de usar, reducen el riesgo de trauma intraoral, no requieren la cooperación del paciente y son baratas.

Las cadenas elásticas han sido utilizadas por años, debido a que son fáciles de usar, reducen el riesgo de trauma intraoral, no requieren la cooperación del paciente y son baratas.

Existen dos tipos de cadenas elásticas en ortodoncia: las de primera generación o termoplásticas y las de segunda generación o termoestables.

Figura 1a Figura 1b Figura 1c Figura 1d
Figura 1. Cadenas de primera generación de Ormco y segunda generación Marca Ortoclassic, Rocky Mountain y Ormco.

Las cadenas termoplásticas son hechas de plástico y son moldeables a altas temperaturas, mientras que las termoestables son tratadas irreversiblemente durante su proceso de manufacturación, no se remodelan y solo son quemadas a altas temperaturas. Los materiales termoplásticos tienen un enlace de Van der Waals débil entre sus polímeros, mientras que las termoestables, tienen enlaces covalentes fuertes.

Por años la pérdida de propiedades físicas de los elastómeros, han sido un punto central de discusión entre clínicos y científicos, motivando a esfuerzos para incrementar la fuerza de los elásticos y a realizar estudios que nos indiquen la forma de minimizar el decremento de la fuerza.

Los elastómeros están comúnmente hechos de dos tipos de materiales; látex natural y látex sintético, este último ha tenido más popularidad actualmente, debido a sus propiedades elásticas y mecánicas, así como el hecho de que cada vez mas personas resultan alérgicas al látex natural. El sintético ha tenido ventajas agregadas por los fabricantes, lo que lo hace más elegible.

En los últimos años los tratamientos ortodóncicos no solo se ha enfocado a pacientes adolecentes, sino que cada vez son más los adultos que lo requieren. Las demandas y expectativas de este especifico grupo de pacientes parece tener estándares visuales muy altos, por lo que la mayoría de los estudios en estos últimos años se han realizado comparando elastómeros transparentes vs. elastómeros de colores y su desempeño bajo el efecto de fuerza, saliva artificial, colutorios, desinfectantes, café, coca-cola, té negro y vino tinto, entre otros.

Sin embargo, las cadenas elásticas presentan desventajas al ser sometidas a condiciones duras en la cavidad oral, tales como: masticación, PH, altas temperaturas, humedad, comida picante y altamente sazonada; esto deriva en decoloración, acumulación de placa dentobacteriana y degradación de la fuerza por absorción de fluidos provenientes de la comida y bebidas. Esta última desventaja es la más difícil de medir y calcular su porcentaje, por lo tanto el resultado inmediato es deformación permanente que deriva en movimiento dental inadecuado, citas más frecuentes y tiempo de tratamiento prolongado.

Por otro lado, en nuestra consulta la aceptación de las cadenas elásticas va mas allá de lo estético, estas deben proveer funcionalidad y repetición en los resultados que nos permitan calcular tiempos de tratamiento eficiente y seguridad en su uso.

Se ha estudiado previamente que el uso de casi cualquier agente que se usa actualmente en la consulta odontológica (alcohol 1 min, clorhexidina 10 min, ácido peracético que es biodegradable y no es teratogénico como el glutaraldehido) es capaz de evitar una contaminación cruzada y no tener el más mínimo efecto en sus propiedades mecánicas.

Así como también se puede mantener una buena higiene y usar enjuagues bucales que ayuden a mantener la adecuada salud.

Actualmente los colutorios que contengan clorhexidina, han resultado ser de gran ayuda en el manejo de gingivitis y otras infecciones orales ( S.mutans y candida albicans).

Figura 2a Figura 2b Figura 2c
Figura 2. Cadenas de segunda generación Marca Ormco, Rocky Mountain Orthodontics y de primera generación de American Orthodontics.

Características químicas de los Elastómeros

Las cadenas elastoméricas se deterioran gradualmente en el medio bucal al ser sometidas a fuerzas tensiónales al momento de ser modificada su estructura molecular y a otros factores aunados como el pH, la humedad y degradación causada por microorganismos. Los módulos elastoméricos en general, son poliuretanos; productos de polímeros termostáticos de reacción de un paso por procesos de polimerización que poseen una unidad:

-(NH)- (C=O)-O-

Los poliuretanos elastoméricos son producidos por disocianatos y polialcoholes. Los tres principales constituyentes de la reacción son: A. un disocianato, B. una larga cadena hidroxi- terminada en polialcoholes, ya sea como un poliéster o poliéter (R-OH) y C. una cadena prolongada, ya sea una cadena corta o una diamina.

Algunas manufactureras disminuyen la resistencia al añadir sustancias solubles (por ejemplo; fluoruros, sabores, colorantes y pigmentos brillantes); y cuando estas se disuelven dejan distorsiones y microfisuras en el material.

Los grupos alfametilenos se consideran en el mecanismo de degradación de los poliuretanos, resultando en la pérdida de alcohol, alcanos y grupos cetona.

Figura 3a Figura 3b Figura 3c
Figura 3. Cadenas elásticas: 3M Unitek, E chain TP Orthodontics y Ormco Power Chain generation II.

Antecedentes

El primer elastómero común fue el caucho natural usado en las civilizaciones maya e inca. Pierre Fauchard en su obra titulada Le chirugen Dentiste ou Traité des Dents”, publicada en 1728, proponía cerrar diastemas anteriores con ligadura de seda.1

A mediados de ese siglo, P. Bourdet utilizaba una “banda” con ligaduras de oro o seda para mover dientes. Era el año 1756. En 1803 F. Cellier introduce por primera vez una mentonera especial con tiras de goma. Sin embargo no fue hasta 1839 cuando Charles Goodyear introdujo la vulcanización.2

En 1920 las industria petroquímica comenzó la manufactura de bandas de caucho sintético, lo cual fue usado para la industria ortodóncica en los años sesentas.2

En 1960 Roland Anderson and Paul Klein, tuvieron la idea de usar un material elástico para cerrar espacios, así desarrollaron, patentaron y formaron su propia compañía llamada Modcom. Para 1968; Unitek Corp, compró dicho producto y comenzó la distribución y venta a la comunidad ortodóncica.3

Efectos Ambientales y Efectos Preactivación en la Degradación de la Fuerza

Existen tres propiedades básicas de las cadenas elásticas: rigidez, dureza y amplitud de trabajo.

Cuando se coloca por primera vez una cadena elástica produce una fuerza aproximadamente de 250 a 300 g. En el caso de la fuerza intraoral, se verifica una sensible pérdida de fuerza (aproximadamente el 10 %) después de la primera hora de aplicación.4

Las cadenas tensadas de molar a molar producen inicialmente una fuerza de 400 g en la arcada superior y 350 g en la arcada inferior, se recomienda la extensión de los elásticos hasta tres veces su longitud para obtener el nivel de fuerza deseado.5

La fuerza ejercida es inconstante y después de tres semanas la fuerza residual generalmente es de: 60% en las de segunda generación y 20% en las de primera generación, debido a que en el medio bucal existen factores como; pH salival, bebidas, alimentos y placa dental.6

En 1970 se realizó la primera investigación publicada por Andreasen and Bishara, ellos reportaron que los elásticos de poliuretano pierden fuerza con el tiempo, así como con la hidrólisis, afirmaron que la mayor parte de la fuerza se pierde en el primer día, 55% en la primera hora y en las siguientes tres semanas se pierde un 20%. Estos resultados los llevaron a recomendar, una extensión inicial de la cadena, cuatro veces la fuerza deseada para compensar la pérdida.4,7

El primer reporte de uso del látex natural se hizo en 1880 y se utilizó para producir fuerzas interarco. Numerosos estudios se han realizado en nombre de conocer las propiedades y desempeño de las cadenas elásticas.

En 1990 James P. Ferriter condujo un estudio en el que comparó el efecto que tiene el PH en diferentes marcas de cadenas elásticas, la hipótesis principal del mismo aseguraba que el PH ácido (4.95) debía tener un efecto negativo en la cantidad de fuerza producida en todos las cadenas elásticas, sin embargo se descubrió que un PH neutro (7.26) es más hostil con las cadenas elásticas de poliuretano, lo que incrementa el rango de pérdida de fuerza.4

En 1992 Prakt Kieferorthop realizó un estudio comparativo sobre la decoloración de A-lastiks y Power Chains, sometidos a diferentes alimentos y líquidos como: coca-cola, café, cátsup, cúrcuma, vino tinto; las cadenas Power chains de Ormco demostraron mejor comportamiento en la resistencia a las manchas que aquellos de Rocky Mountain, American Orthodontics, y A-company.8

En 1993 Tz Chau Lu, realizó su segundo estudio en el que comparó la fuerza de 2 marcas de cadenas elásticas (Rocky Mountain y American Orthodontics), sumergidas en agua a 37 ºC, la muestra incluía cadenas transparentes de ambas marcas y grises American Orthodontics, estas fueron medidas diariamente con un dinamómetro. La muestra incluyó 7 mediciones (activación inicial, 1 hora, 8 hrs, 24 hrs, 3er día, semanalmente, y 6 semanas) activadas 30 mm, 35 mm, y 40 mm de 6 eslabones. Los resultados arrojaron:9/

  1. La longitud más larga tiende a ser más efectiva y tener mayor duración y fuerza, esto es clínicamente aplicable a retracción de caninos, debido a que la fuerza para retraer un canino debe ser no menos a 184 mg.
  2. La fuerza inicial nunca debe sobrepasar los 400 mg, debido a que puede ser desagradable para el paciente y ocasionar resorción radicular.
  3. El mayor potencial de pérdida de fuerza se pierde en la primera hora.
  4. A mayor fuerza inicial , mayor perdida de fuerza.
  5. La fuerza remanente de la cadena de Rocky Mountain fue considerablemente mejor que la de American Orthodontics.
  6. American Orthodontics demostró mejor desempeño en su cadena transparente que en la gris.
  7. El primer estudio mencionado (1988), arrojó que la cadena Rocky Mountain Clear energy, tenía mejores características para uso clínico que las cadenas de Unitek, Ormco y Dentaurum.

Para reforzar el estudio anterior; J.C. Anello en 1993, realizó un estudio sobre la degradación de la fuerza en las cadenas elásticas que presentaban color, descubriendo que todas las cadenas con algún tipo de pigmento , pierden una fuerza inicial de tensión considerable el primer día.

Se compararon 4 marcas ( Ormco, Unitek, A-Co y Rocky Mountain) las cadenas fueron sumergidas en saliva artificial a 37 ºC por 1 hr, 8 hrs, 24 hrs, 2,4,5,6,7 dias y después semanalmente por 5 semanas. Con una fuerza inicial de 377 +/- 11 mg, los resultados arrojaron:10

  1. Hubo una perdida de 19% en la primera hora y a la semana de 64% y se mantuvo por las siguientes 5 semanas.
  2. En general las cadenas de color: gris, rosa, verde, morado se comportaron de manera similar, perdiendo mayor fuerza que su homologo transparente.
  3. Las cadenas de Rocky Mountain, obtuvieron el mejor desempeño para movimiento fisiológico dental ideal.

Stevenson y cols., 1994 observaron que la acidez no tenía un efecto significativo en el mecanismo de degradación responsable del deterioro de las propiedades mecánicas de los elastómeros de poliuretano.

Otros autores tampoco encontraron una correlación clínicamente significativa entre pH y la pérdida de fuerza (Kersey, 2003; Sauget, 2011; dos Santos 2012).

En 1994, David L. Baty y cols., realizaron una revisión de la literatura que existía hasta ese momento sobre las cadenas elastómeras sintéticas (termoplásticas), demostrando que la perdida de fuerza inicial era de 50% a 70% el primer día de la fuerza aplicada a la cadena y otro 10% a las 3 semanas y retenían solo el 30% de la fuerza a la 4 semana.7

En 2005, Kyung-Ho Kim y cols., evaluaron el efecto que tiene el preestirar las cadenas Generation II de Ormco, antes de colocarlas para reducir la degradación de la fuerza de las cadenas elásticas, el estudio arrojó:5

  1. Solo las cadenas elásticas que son estiradas previamente en el aire, recuperan de 17% a 25 % su fuerza, lo que no es clínicamente valorable debido a que las condiciones son bajo saliva y no en aire.
  2. No existe diferencia significativa entre preestirar las cadenas y no hacerlo.

En 2009, Dayanne Lopes da Silva y cols., realizaron un estudio para medir la degradación de la fuerza en 4 marcas cadenas elásticas, el estudio se realizó al aire sin colocar las cadenas en ningún tipo de liquido ( Morelli, Ormco, TP y Unitek) después de 21 dias; las cadenas fueron activadas con una fuerza de 150 g, fueron evaluadas cada 30 minutos y después de 7, 14 y 21 días.

Los resultados arrojaron:11

  1. La primera medición a los 30 minutos fue una pérdida de 5% a 15%.
  2. En los siguientes intervalos de 22% a 47% a los 21 días.
  3. Tp Orthodontics, demostró la fuerza más alta y la menor degradación al final del estudio.
  4. Unitek demostró el más alto porcentaje en la reducción de la fuerza.
  5. Ormco y Morelli mostraron comportamientos similares en cuanto a pérdida y estabilidad en la fuerza mostrada al final del estudio.
  6. Todos los elásticos excepto Ormco mostraron reducción significante de la fuerza generada después de 30 minutos.

Diferentes estudios muestran que los elásticos libres de látex presentan mayor degradación de la fuerza que los elásticos con látex (Aljhani, 2010; Kamisetty, 2014), otros autores obtuvieron resultados opuestos (Pithon, 2013). Esta contradicción podría ser debida a las diferentes marcas de elásticos utilizadas en los diferentes estudios (Hanson, 2004).

En 2010, David A. Balhoff y cols., evaluaron la pérdida de la fuerza en cadenas elastómeras de diferentes compañías. Los resultados, arrojaron que en todos los diseños Ormco tuvo el menor porcentaje de pérdida en la fuerza, mientras que Unitek tuvo el mayor porcentaje de pérdida en la fuerza de degradación.2

En 2012, Claire L Stroede y cols., realizaron un estudio sobre las propiedades visco-elásticas de las cadenas elastoméricas y los efectos que tienen los pigmentos en ellas.12

En 2014, Palathottungal Joshep y Joby Paulose, realizaron un estudio in vitro, con saliva artificial para comparar la degradación en la fuerza de cadenas con pigmento y sin pigmento, después de 24 hrs y 21 días, la muestra se estandarizó a una distancia uniforme de 10 mm más de su longitud inicial, simulando la distancia del hook del bracket del canino al tubo del molar, simulando extracción de premolar.13

Como resultado obtuvieron que los elásticos que no tenían pigmento, es decir los transparentes, mostraron mejor desempeño, aun en la misma marca de cadena demostró mejor desempeño que su similar en color (tabla 1).

Tabla 1
Tabla 1

2014 Luciane Q Closs, realizó un estudio evaluando el cambio de color en las cadenas elásticas transparentes, de diferentes casas comerciales sometidas a bebidas con alto contenido en pigmentos.14

Se demostró que ciertas bebidas pigmentan más las cadenas que otras, definitivamente las bebidas calientes tienen más capacidad de afectar las cadenas elastoméricas, que las bebidas frías, aun cuando éstas contengan alto contenido de pigmento.

En las tablas comparativas de diferentes estudios se colocan en color azul los resultados positivos y en color rojo los resultados deficientes. (Tablas 2-7)

Tabla 2
Tabla 2. Comparativa de pigmentación en diferentes cadenas transparentes de varias casas comerciales.
Tabla 3
Tabla 3. Comparativa de pérdida de fuerza en diferentes cadenas comerciales, inmersas en saliva artificial, PH ácido, 37 ºC.
Tabla 4
Tabla 4. Comparativa de la degradación de fuerza en diferentes marcas de cadenas elásticas, realizado en aire, sin ningún tipo de humedad.
Tabla 5
Tabla 5. Comparativa de degradación de la fuerza en diferentes marcas de cadenas, inmersas en saliva artificial a 37 ºC.
Tabla 6
Tabla 6. Comparativa de degradación de la fuerza en diferentes marcas de cadenas, inmersas en saliva artificial a 37 ºC y sometidas a 150 g de activación.
Tabla 7
Tabla 7. Comparativa sobre el patrón de degradación de fuerza de seis diferentes cadenas elastoméricas.

Conclusiones

  1. Las cadenas elásticas de primera generación (termoplásticas), pierden su mayor porcentaje de fuerza en la primera hora de un 30% a 40%, mientras que las de segunda generación apenas pierden un 4.83%.1
  2. Un PH neutro (7.26) es más hostil con las cadenas elásticas de poliuretano, lo que incrementa el rango de pérdida de fuerza.4
  3. La fuerza ejercida es inconstante y después de tres semanas la fuerza residual generalmente es de: 60% en las de segunda generación y 20% en las de primera generación.6
  4. Las cadenas Power chains de Ormco demostraron mejor comportamiento en la resistencia a las manchas que aquellos de Rocky Mountain, American Orthodontics, y A-company.8
  5. Los líquidos a altas temperaturas (80 ºC), tienen mayor efecto en la pérdida de la fuerza de las cadenas elásticas.8
  6. Los pacientes que beben vino tinto regularmente deberán ser tratados con GAC.14
  7. Los pacientes que acostumbren a tomar café deberán ser tratados con GAC.14
  8. Las cadenas de segunda generación (termoestables) han demostrado mantener el 60% de su fuerza en los primeros 21 días, las cadenas termoplásticas pierden 20% más fuerza.17
  9. Los clínicos deberán ser prudentes y estar al pendiente de las propiedades de sus cadenas elásticas. Estas, la mayor parte del tiempo, se usan de color para satisfacer a los pacientes de menor edad, sin tomar en cuenta que ejercen menor fuerza inicial y exhiben mayor pérdida de fuerza.10
  10. Todas las cadenas transparentes tuvieron mejor desempeño que su misma marca en cualquier color incluso el gris.13
  11. Los elásticos que no tienen pigmento mostraron mejor desempeño, aun la misma marca de cadena pero transparente demostró mejor desempeño que su similar en color.

Referencias

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