deteriodo de propiedades elasticas de cadenas

7/24/2019 Deteriodo de Propiedades Elasticas de Cadenas

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Facultad de Odontologa

Vol. 10, Nm. 2 Junio 2006

pp 79-82

Revista Odontolgica Mexicana

TRABAJO ORIGINAL

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ABSTRACT

The elasticity in the elastomeric chains suffers a gradual deterio-ration due to the constant tensional force they are submitted to.This happens because the molecular structure is ruptured bythe action of ambiental factors. Objective:To analyze the dete-rioration in the elastomeric chains, caused by constant stretch-ing in three different brands at different periods of time. Method:

Ten samples, with five links, of each brand were set (GAC, TPand 3M UNITEK), and submitted to tension forces, measuringthe initial force, at 30 minutes, 24 hours and 4 weeks. The exten-sion values were measured at 30 minutes, 24 hours and 4weeks. The data was analyzed using a Friedman test to deter-mine the statistical differences between the three brands. Re-sults:The brand with the most uniform behavior was GAC. TPhas high force values, but low in stretch values, while 3M haslow force values, and high stretch values.

RESUMEN

La elasticidad de las cadenas elastomricas sufre un deteriorogradual al ser sometidas a una fuerza tensional constante debi-do a la ruptura de sus estructuras moleculares por accin de di-versos factores ambientales. Objetivo:Analizar en las cadenaselastomricas el deterioro de la fuerza a causa de un alarga-miento constante en tres marcas comerciales en diferentes pe-

riodos. Mtodo:Se elaboraron 10 muestras de cada marca co-mercial de cadena elastomrica (GAC, TP y 3M UNITEK) de 5mdulos cada una y se sometieron a tensin, midiendo la fuerzainicial, a los 30 min, 24 horas y 4 semanas. Los valores del alar-gamiento se obtuvieron a los 30 minutos, 24 horas y 4 sema-nas. Los valores se examinaron con una prueba de Friedmanpara determinar las diferencias estadsticamente significativasentre las 3 marcas. Resultados:Se encontr que la marca quepresenta un comportamiento ms uniforme tanto en las pruebasde fuerza como en las de alargamiento es GAC, mientras queTP tiene valores de fuerza altos y menores de alargamiento y3M pierde mayor cantidad de fuerza y tiene mayor alargamiento.

Estudioin-vitro

del deterioro de las propiedades elsticasde las cadenas elastomricas

Ma. Lurim Snchez Herrera,* Mario Katagiri Katagiri,Carlos lvarez GayosoII

Palabras clave:Cadenas elastomricas, deterioro de las propiedades elsticas, fuerza tensional.Key words:Elastomeric chains, deterioration in the elastic property, tensional force.

* Estudiante de la Especialidad de Ortodoncia. Profesor de Ortodoncia.II Profesor de Materiales Dentales.

Divisin de Estudios de Posgrado e Investigacin de la Fa-cultad de Odontologa de la UNAM.

INTRODUCCIN

El elastmero es un material que al aplicarle una fuer-za muestra un gran aumento de su longitud que desapa-rece al eliminarla.1En la historia el primer material que seconoce con esas caractersticas es el hule natural quese empleaba desde la poca de las civilizaciones Inca yMaya, sin embargo, su uso fue limitado debido a quesus propiedades se perdan con facilidad por accin dela temperatura y la absorcin de la humedad.

Con el proceso de vulcanizacin introducido porCharles Goodyear en 1839, los usos del hule naturalse incrementaron y pronto ortodoncistas como Baker,Case y Angle comenzaron a emplearlo en el trata-miento ortodntico.2

Los hules sintticos fueron introducidos en 1920gracias al desarrollo de la petroqumica; estos mate-riales estn formados por cadenas lineales enrolladasy unidas entre s por enlaces de carcter primario ysecundario, las cuales al aplicarles una fuerza se des-enrollan y regresan a su forma original al eliminarla.Sin embargo, al estirarse sus enlaces se rompen de

tal manera que las cadenas se deslizan una sobre otray presentan una deformacin plstica que conlleva aun aumento permanente de su longitud.1,2

Uno de los principios bsicos del movimiento orto-dntico es aplicar fuerzas fisiolgicamente tolerables.Entre los medios ms populares que se emplean paraaplicar estas fuerzas son las cadenas elastomricas,que se introdujeron a la profesin en 1960, y se em-plean en casos de: cierre de espacios de la arcada,distalizacin de caninos, cierre de diastemas y correc-

cin de rotaciones.2-4

Estas cadenas estn hechas a base de polmeroscomo el poliuretano, lo que las provee de caractersti-cas elsticas, que pueden verse afectadas por diver-sos factores ambientales tales como: temperatura,

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sustradode-m.e.d.i.g.r.a.p.h.i.ccihpargidemedodabor

:rop odarobale FDP

VC ed AS, cidemihparG

arap

acidmoiB arutaretiL :cihpargideM

sustradode-m.e.d.i.g.r.a.p.h.i.c

concentracin de oxgeno, cambios de pH, exposicina luz ultravioleta, absorcin de agua, accin de sus-tancias contenidas en el fluido salival, higiene oral yefectos de fuerzas externas como la masticacin.2,3,5

Varios de estos factores se encuentran presentes enla boca, los cuales provocan un rpido deterioro delmaterial; por esta razn y por el estiramiento constantea la que son sometidas van perdiendo fuerza conformetranscurre el tiempo de permanencia en la cavidad oral,se ha reportado que a los 30 minutos de ser colocadasen la boca, hay una prdida importante de fuerza; a las24 horas pierden entre 50% y 70% de su fuerza, que-dando un remanente entre 30% y 40% aproximadamen-te, durante las siguientes 4 semanas.2,4-8

Las caractersticas elsticas de las cadenas varan deacuerdo a su proceso de manufactura, lo cual puede alte-rar los resultados del tratamiento; es por ello que esta in-

formacin es importante para poder establecer variacio-nes clnicas que lleven a los resultados deseados.4,9

Con estudios de fatiga aplicados a las cadenas elsti-cas se puede obtener informacin no slo de cul esmejor material a emplear en la prctica clnica, sino tam-bin determinar si la proporcin de la fuerza aplicada porla cadena es suficiente para inducir una respuesta biol-gica en los tejidos que generen el movimiento dental.3,4,10

MATERIAL Y MTODOS

En este estudio se evaluaron 3 marcas comercia-

les de cadenas elastomricas transparentes (Chainet-te de GAC, Alastik Chain de 3M y Super Slick de TP);de cada marca se obtuvieron 10 muestras, las cualesestuvieron formadas por 5 eslabones cada una. Con elobjetivo de analizar el deterioro de la fuerza a causade un alargamiento constante en las marcas comer-ciales en diferentes periodos.

Se prepararon 3 bases acrlicas con 10 pares de so-portes de alambre de acero 0.040 separados entre s20 mm, para mantener las cadenas estiradas a esa dis-tancia y lograr una fuerza constante durante 30 minu-tos, 24 horas y 4 semanas. Antes de colocar todas lasmuestras en las bases se midi la longitud y fuerza ini-ciales que generaron las cadenas al estirarse 20 mm.4Despus de las mediciones iniciales se colocaron enlas bases, las cuales fueron sumergidas en agua desio-nizada e introducidas en la cmara ambientadora a37C para simular las condiciones de la boca.4,7,11

Para valorar la fuerza en gramos, las muestras fue-ron estiradas 20 mm por medio de un dispositivo quepresentaba un gancho superior en donde se coloc unextremo de la muestra y otro en el extremo opuesto. Ala cadena se le aplic una fuerza con ayuda de balinesde plomo que permitieron la extensin deseada de las

muestras. Los balines se pesaron en una balanza anal-tica en donde se registr el peso en gramos, determi-nando de esta forma la fuerza aplicada. Los valores delas fuerzas fueron registrados para 0 y 30 minutos deextensin, 24 horas y 4 semanas. Periodos durante loscuales las muestras estaban sometidas a un ambienteque simulaba las condiciones de la boca. Las medicio-nes de longitud (alargamiento) de las cadenas tambinse hicieron a 0 y 30 minutos, 24 horas y 4 semanas.

Se obtuvieron los valores promedio, las desviacio-nes estndar y los coeficientes de variacin (CV) delas fuerzas y longitudes. Se emple la prueba deFriedman para determinar las diferencias estadstica-mente significativas, el cual es un anlisis no param-trico de medidas repetidas, ya que las mismas mues-tras fueron usadas durante los diferentes periodos yporque el tamao de muestras fue menor a 10.

RESULTADOS

Los grupos de trabajo se establecieron de la siguienteforma: grupo A (Super Slik de TP), grupo B (Chainette deGAC) y grupo C (Alastik Chain de 3M). De todos los gru-pos se obtuvieron datos de tiempo inicial (T0), a los 30minutos (T30), 24 horas (T24) y 4 semanas (T4), tantode las mediciones de fuerza como de longitud.

Los valores de fuerza para T0 no muestran diferen-cias estadsticamente significativas para un valor deP = 0.273. En T30 tampoco hay diferencias estadsti-camente significativas para una P = 0.407. T24 y T4

presentan diferencias estadsticamente significativaspara P = 0.001 y para P = 0.000 respectivamente.

La prueba de Friedman con los valores de alarga-miento mostr que en T0, T30, T24 y en T4 existen di-ferencias estadsticamente significativas para valoresde P = 0.000 respectivamente.

DISCUSIN

Un elastmero es un material polimrico formado porrellenos plastificantes y aditivos que le proporcionan du-reza, durabilidad, biocompatibilidad, bioestabilidad y fle-xibilidad. Aunque los materiales elastomricos presen-tan grandes deformaciones con pequeos esfuerzos,tienen un comportamiento comn a otros materiales. Enparticular, tienen una resistencia limitada y presentanfatiga. La fatiga de los elastmeros se manifiesta por lareduccin progresiva de sus propiedades fsicas comoresultado de la propagacin de fracturas durante la apli-cacin de una fuerza continua. De esta forma se puededecir que la fatiga de un elastmero es el resultado deun proceso atmico y molecular.12,13

El rompimiento de las cadenas y la fatiga del mate-rial puede deberse a:12


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Composicin qumica del elastmero. Tipo de entrecruzamiento de las cadenas polimricas. Tipo de aditivos usados para evitar o retardar el en-

vejecimiento.

La mayora de los componentes del elastmero me-joran el procesado del material; uno de los componen-tes que ms puede afectarlo es el plastificante. Estees un diluyente de bajo peso molecular, incorporadopara aumentar la flexibilidad. Una desventaja que tiene,es su carcter migratorio cuando se encuentra en unmedio acuoso, por lo cual el material puede perderlo yaumentar su rigidez.14,15Los resultados del grupo A noshacen creer que este material pierde plastificante yaque los valores de fuerza a las 4 semanas incrementan

en comparacin con los valores obtenidos a los 30 mi-nutos (T30) como se puede observar en la figura 1. Los

altos coeficientes de variacin (Cuadro I)indican quesu proceso de manufactura no es homogneo al com-pararlos con los coeficientes de los otros grupos.

El grupo B presenta menor valor de la fuerza entreT0 y T30, y una fuerza prcticamente constante entreT24 y T4. Recordemos que los principios biolgicosdel movimiento ortodntico mencionan que las fuerzasrequeridas para producir movimientos dentales debenser ligeras y continuas para no causar daos en los te-jidos periodontales.16Los coeficientes de variacin deeste grupo son los ms bajos, lo que indica que el ma-terial aporta valores de fuerza regulares entre las dife-rentes muestras, razn por la cual podra ser reco-mendado con respecto al grupo A.

El grupo C tiene una prdida gradual de fuerza du-rante los 4 periodos, por lo tanto este material puedeaportar fuerzas ms ligeras pero no constantes comose desea en el tratamiento ortodntico. Sus coeficien-tes de variacin son ligeramente ms altos que los delgrupo B, pero mucho menores que el grupo A, lo quenos hace pensar que el plastificante que usan el grupoB y C es menos soluble que el del grupo A.

En trminos generales, las fuerzas aplicadas paralograr estirar las cadenas 20 mm, disminuyen en los

Figura 1. Valores promedio de fuerza a los diferentes

tiempos.

Fuerza,g

450

400

350

300

250

200

150

100

50

0Grupo A Grupo B Grupo C

Tiempo

T0 T30 T24 T4

Cuadro I.Valores promedio de las fuerzas aplicadas alas cadenas a los diferentes tiempos.

Fuerza Promedio Desviacin CV (%)(g) estndar (g)

T0

Grupo A 403.121 79.819 19.800Grupo B 346.634 20.231 5.836Grupo C 335.328 25.284 7.540

T30


T24


T4


Figura 2.Valores promedio del alargamiento a los dife-rentes tiempos.

Longitud,mm

20

15

10

5

0Grupo A Grupo B Grupo C

Grupos

L30 L24 L4L0


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tres grupos (Figura 2). Este comportamiento se debe aque las cadenas adquieren mayor deformacin perma-

nente conforme transcurre el tiempo durante el cual semantienen estiradas las muestras como se observa enel cuadro II. Esto es posible que sea debido al plastifi-cante, ya que como mencionamos anteriormente, elplastificante se introduce entre las cadenas para permi-tir el deslizamiento de las mismas. Las fuerzas genera-das por un elastmero van disminuyendo de acuerdocon el aumento del alargamiento cuando son sometidasa una distancia de alargamiento constante.

Estos resultados hacen inferir que necesitamosestudios de termogravimetra para determinar conprecisin si existe prdida del material (plastificante)

y con ello corroborar la disminucin de fuerza y au-mento de la rigidez de las cadenas, en particular delgrupo A; o bien, un anlisis qumico del agua desio-nizada para detectar presencia del plastificante o al-gn otro aditivo.

CONCLUSIONES

Con los resultados obtenidos en este estudio sepuede inferir que el grupo B sera el ms indicado paralos fines ortodnticos, ya que tanto en las medicionesde fuerza como en las mediciones de alargamiento, fue

Cuadro II.Valores de alargamientode las cadenas.

Media Desviacin CVAlargamiento (mm) estndar (mm) (%)

T0

Grupo A 13.143 0.001 0Grupo B 14.983 0.002 0Grupo C 14.193 0.001 0

T30


T24


T4


el que se comport de manera ms uniforme es decir,menor prdida de fuerza a las 4 semanas as como me-nor alargamiento.

Cabe mencionar que conocer la cantidad de fuerzaremanente en las cadenas elastomricas es importan-te para determinar la cantidad de fuerza que debemosaplicar al colocarla en la boca, considerando la prdi-da que se tendr en el transcurso del tiempo y as po-der obtener movimientos biolgicos que nos lleven amejores resultados clnicos.

Es posible que el diferente comportamiento de lastres marcas no se deba nicamente al tipo de plastifi-cante, sino tambin puede estar determinado por el tipode polmero o elastmero empleado por el fabricante.Es por ello que recomendamos un estudio posteriorpara determinar la composicin exacta del polmero delas diferentes marcas, as como sus ingredientes, entreellos plastificantes o aditivos.

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Direccin para correspondencia:Ma. Lurim Snchez Herrera

Calzada de los Corceles No. 216,Colina del Sur. Tel. 5646-6629.Correo: [email protected]

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