Indirect Bonding Method: in vitro Comparison of the Shear Bond Strength between Metallic Orthodontic Brackets and Different Porcelain Surface Preparations

Introduction : La force d’adhésion à l'interface métal-céramique avec les résines auto-polymérisantes destinées au collage indirect des boîtiers orthodontiques n'a pas été évaluée à ce jour et un protocole clinique basé sur la littérature scientifique est inexistant.  Objectifs : 1) Comparer la force de cisaillement maximale entre des boîtiers métalliques et des surfaces en porcelaine préparées selon différentes méthodes; 2) Suggérer un protocole clinique efficace et prévisible. Matériel et méthodes : Quatre-vingt-dix disques en leucite (6 groupes; n = 15/groupe) ont été préparés selon 6 combinaisons de traitements de surface : mécaniques (+ / - fraisage pour créer les rugosités) et chimiques (acide fluorhydrique, apprêt, silane). Des bases en résine composite Transbond XT (3M Unitek, Monrovia, California) faites sur mesure ont été collées avec le système de résine adhésive auto-polymérisante Sondhi A + B Rapid Set (3M Unitek, Monrovia, California). Les échantillons ont été préservés (H2O/24hrs), thermocyclés (500 cycles) et testés en cisaillement (Instron, Norwood, Massachusetts). Des mesures d’Index d’adhésif résiduel (IAR) ont été compilées. Des tests ANOVAs ont été réalisés sur les rangs étant donné que les données suivaient une distribution anormale et ont été ajustés selon Tukey. Un Kruskall-Wallis, U-Mann Whitney par comparaison pairée et une analyse de Weibull ont aussi été réalisés.  Résultats : Les médianes des groupes varient entre 17.0 MPa (- fraisage + acide fluorhydrique) à 26.7 MPa (- fraisage + acide fluorhydrique + silane). Le fraisage en surface ne semble pas affecter l’adhésion. La combinaison chimique (- fraisage + silane + apprêt) a démontré des forces de cisaillement significativement plus élevées que le traitement avec (- fraisage + acide fluorhydrique), p<0,05, tout en possédant des forces similaires au protocole typiquement suggéré à l’acide fluorhydrique suivi d’une application de silane, l’équivalence de (- fraisage + acide fluorhydrique + silane). Les mesures d’IAR sont significativement plus basses dans le groupe (- fraisage + acide fluorhydrique) en comparaison avec celles des 5 autres groupes, avec p<0,05. Malheureusement, ces 5 groupes ont des taux de fracture élévés de 80 à 100% suite à la décimentation des boîtiers. Conclusion : Toutes les combinaisons de traitement de surface testées offrent une force d’adhésion cliniquement suffisante pour accomplir les mouvements dentaires en orthodontie. Une application de silane suivie d’un apprêt est forte intéressante, car elle est simple à appliquer cliniquement tout en permettant une excellente adhésion. Il faut cependant avertir les patients qu’il y a un risque de fracture des restorations en céramique lorsque vient le moment d’enlever les broches. Si la priorité est de diminuer le risque d’endommager la porcelaine, un mordançage seul à l’acide hydrofluorique sera suffisant. Background : Bond strength at the metal-ceramic interface of auto-polymerizing resins used in orthodontic indirect bonding has not yet been evaluated and a literature-based clinical protocol is lacking.  Goals : 1) To compare shear bond strength (SBS) between metal brackets and differently treated porcelain surfaces; 2) To suggest efficient and predictable chairside approaches. Materials and methods : Ninety leucite discs (6 groups; n=15/group) were prepared following 6 combinations of mechanical (+/- bur roughening) and chemical (hydrofluoric acid, primer, silane) treatments. Metal brackets with custom composite resin Transbond XT (3M Unitek, Monrovia, California) bases were bonded with the adhesive resin system Sondhi A+B Rapid Set (3M Unitek, Monrovia, California). Samples were stored (H2O/24hrs), thermocycled (500 cycles) and tested (Instron, Norwood, Massachusetts). Maximum SBS and adhesive remnant index (ARI) scores were collected for each sample. ANOVAs were performed on ranks since data was not normally distributed, and then adjusted with the post-hoc Tukey method. A Kruskall-Wallis, a Mann Whitney U pairwise comparison and a Weibull analysis were also performed.  Results : SBS medians of groups ranged from 17.0 MPa (- bur + hydrofluoric acid) to 26.7MPa (- bur + hydrofluoric acid + silane). Bur roughening did not affect bond strength. The chemical preparation of (- bur + primer + silane) showed statistically significant higher SBS than (- bur + hydrofluoric acid) preparation (p<0,05), while having similar SBS to the popular recommended protocol (- bur + hydrofluoric acid + silane). ARI scores were statistically significant lower in group (- bur + hydrofluoric acid) with p<0,05, while all other 5 groups were not different from each other. Percentage of porcelain damage in these 5 groups were very high at 80-100%. Conclusion : All the tested surface preparations combinations provided clinically adequate adhesion for orthodontic tooth movement. A silane and primer combination for porcelain surface preparation is clinically attractive as it is safe and simple and provides great adhesion for orthodontic tooth movement. It is wise to warn patients that there is a risk of porcelain fractures when debonding brackets. If one prefers to avoid porcelain fracture at all cost, one may treat porcelain with hydrofluoric acid only.

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