Ocena procesów korozyjnych stalowych łuków ortodontycznych – badania in vitro

Wstęp
Korozja elementów aparatów ortodontycznych wykonanych ze stopów metali jest przedmiotem zainteresowania zarówno klinicystów, jak i naukowców zajmujących się oceną biokompatybilności materiałów medycznych. Środowisko jamy ustnej, cechujące się dużą wilgotnością, wahaniami temperatury oraz zróżnicowanym w zależności od przyjmowanych napojów i pokarmów pH, sprzyja degradacji materiałów stomatologicznych.

Cel
Celem badania była laboratoryjna ocena podatności stalowych łuków ortodontycznych na procesy korozyjne.

Materiał i metody
W badaniu oceniano łuki ortodontyczne o przekroju 0,017 na 0,025 cala (0,04 na 0,06 cm) firm Dentaurum (Niemcy) oraz Ortho Classic (USA), które zostały wykonane ze stali stopowej. Topografię powierzchni badanych próbek oceniano zarówno przed, jak i po przeprowadzeniu badań za pomocą mikroskopu skaningowego. Odporność korozyjną materiałów oceniano metodą impendancyjną i potencjodynamiczną. Próbki stalowych łuków ortodontycznych umieszczano w roztworze sztucznej śliny w temperaturze 37°C, w którym indukowano procesy korozyjne, wykorzystując układ trzech elektrod. Uzyskane wyniki poddano analizie statystycznej na poziomie istotności p = 0,05.

Wyniki
Analiza wyników badań impendancyjnych wskazuje, że łuki ortodontyczne dostarczone przez amerykańskiego producenta cechowały się nieznacznie wyższą odpornością korozyjną. W przypadku łuków firmy Dentaurum średni opór elektrycznej warstwy podwójnej wynosi 4,43 × 106 Ω/cm2 i jest on nieznacznie mniejszy w porównaniu do oporów obserwowanych w przypadku drutów firmy Ortho Classic (Rt = 6,12 × 106 Ω/cm2). Tendencji nie udało się jednak potwierdzić w przypadku badań potencjodynamicznych.

Wnioski
1) Oceniane w badaniu łuki ortodontyczne wykonane ze stali nierdzewnej ulegały procesom korozji niezależnie od producenta materiału. 2) Proces oceny właściwości fizycznych materiałów medycznych pozwala na stosowanie w praktyce klinicznej produktów o jak najniższej potencjalnej szkodliwości biologicznej.



Introduction
Both clinicians and researchers studying biocompatibility of medical materials have been interested in corrosion of elements of orthodontic appliances made of metal alloys. The oral cavity environment is highly moist, subject to temperature changes and pH changes depending on beverage and food consumed, and it favours degradation of dental materials.

Aim
The aim of the study was to assess the susceptibility of steel orthodontic archwires to corrosion processes.

Material and methods
The study evaluated orthodontic archwires with the cross section of 0.017 by 0.025 inch (0.04 by 0.06 cm) by Dentaurum (Germany) and Ortho Classic (USA), made of alloy steel. Topography of surface of study specimens was assessed before and after tests using a scanning microscope. Corrosion resistance of materials was assessed with impedance and potentiodynamic testing. Specimens of steel orthodontic archwires were placed in a solution of artificial saliva at 37°C, in which corrosion processes were induced using a system of three electrodes. The obtained results were subject to a statistical analysis at the significance level of p = 0.05.

Results
The analysis of impedance test results indicates that orthodontic archwires supplied by the American manufacturer were characterised by slightly higher corrosion resistance. For Dentaurum archwires, the average resistance of the electrical double layer is 4.43 × 106 Ω/cm2, and is slightly lower compared to the resistance observed for Ortho Classic wires (Rt = 6.12 × 106 Ω/cm2). However, this trend has not been confirmed by potentiodynamic studies.

Conclusions
1) Orthodontic archwires made of stainless steel evaluated in the study were subject to corrosion, regardless of the material manufacturer. 2) The process of assessing the physical properties of medical materials allows to use products with the lowest biological damage potential in clinical practice.