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Surface topography of plain nickel-titanium (NiTi), as-received aesthetic (coated) NiTi, and aesthetic NiTi archwires sterilized by autoclaving or glutaraldehyde immersion: A profilometry/SEM/AFM study - 06/03/19

Comparaison par profilométrie et microscopie SEM/AFM de la topographie de surface des fils orthodontiques en nickel-titane pur (NiTi) à celle des fils en NiTi esthétique à l’état initial et après stérilisation à l’autoclave ou par immersion dans le glutaraldéhyde

Doi : 10.1016/j.ortho.2019.01.016 
Milad Shamohammadi 1, Elham Hormozi 2, Mehrnaz Moradinezhad 1, Mina Moradi 3, , Masoumeh Skini 4, Vahid Rakhshan 5
1 Department of Orthodontics, School of Dentistry, Ahvaz Jundishapur University of Medical Sciences, Ahvaz, Iran 
2 Department of Orthodontics, School of Dentistry, Isfahan University of Medical Sciences, Isfahan, Iran 
3 Department of Orthodontics, School of Dentistry, North Khorasan University of Medical Sciences, Bojnurd, Iran 
4 Department of Endodontics, School of Dentistry, Ahvaz Jundishapur University of Medical Sciences, Ahvaz, Iran 
5 Tehran, Iran 

Mina Moradi, Department of Orthodontics, School of Dentistry, North Khorasan University of Medical Sciences, Bojnurd, Iran.Department of Orthodontics, School of Dentistry, North Khorasan University of Medical SciencesBojnurdIran

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Summary

Background and aim

Surface topography is a crucial factor in bracket sliding mechanics. Literature on surface roughness of aesthetic archwires is scarce, and there is no study on surface topography of such archwires affected by any sterilization methods. The aim of this study was to compare the surface topography of plain nickel-titanium (NiTi) versus as-received aesthetic coated NiTi wires versus aesthetic wires sterilized by autoclaving or glutaraldehyde immersion.

Materials and methods

This in vitro study was performed on 80 atomic force microscopy (AFM) observations, 160 profilometry observations, and 40 scanning electron microscopy (SEM) images from rectangular wires of the brands ‘American Orthodontics, Ortho Organizers, SIA, and Gestenco’. AFM consisted of 8 subgroups of NiTi orthodontic wires, consisting of 4 subgroups of 4 brands of coated orthodontic wires and 4 subgroups of 4 brands of uncoated wires from the same brands. Profilometry consisted of 16 subgroups of NiTi orthodontic wires, consisting of 4 subgroups of 4 brands of coated orthodontic wires and 12 subgroups of 4 brands of uncoated wires from the same brands (4 as-received wire subgroups, 4 autoclaved, and 4 cold-sterilized subgroups). Scanning electron microscopy (SEM) and AFM images were subjectively evaluated. AFM and profilometry data were analysed statistically (α=0.05).

Results

Overall, the difference between surface roughness parameters of coated versus uncoated archwires was not significant (P>0.05). However, surface roughness of brands differed significantly. Mann-Whitney did not show any significant differences between sterilized wires (both sterilization methods together as one group) and unsterilized wires (both unsterilized coated and uncoated as one group) (P>0.460). After excluding plain uncoated NiTi group, the coated wires in 3 sterilization groups (no sterilization, autoclaving, glutaraldehyde) were not significantly different in terms of average overall surface roughness (Ra) and maximum roughness depths (Rq) of different sterilization groups (P>0.1) but the average maximum peak to valley heights (Rz) values of 3 sterilization groups were significantly different (P=0.0415). Dunn test showed that among three post-hoc pairwise comparisons of Rz values, only the comparison of “no sterilization versus autoclaving” was significant (P<0.05) and the other two were non-significant.

Conclusion

Coating might not affect the surface roughness considerably. Brands have different surface roughnesses. Autoclaving but not cold sterilization might affect the surface roughness of coated archwires.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Résumé

Contexte et but

La topographie de surface est un facteur crucial dans la mécanique de glissement des attaches. La littérature sur la rugosité de surface des fils orthodontiques esthétiques est rare, et il n’existe aucune étude sur la topographie de surface de ce type de fils lorsqu’ils ont subi différentes méthodes de stérilisation. Le but de cette étude était de comparer la topographie de surface des fils orthodontiques ordinaires en nickel-titane (NiTi) à celle des fils en NiTi esthétique à l’état initial et après stérilisation à l’autoclave ou par immersion dans le glutaraldéhyde.

Matériels et méthodes

Cette étude in vitro a été réalisée sur 80 observations au microscope à force atomique (AFM), 160 observations au profilomètre et 40 images au microscope électronique à balayage (SEM) de fils rectangulaires de 4 marques « American Orthodontics, Ortho Organizers, SIA, et Gestenco ». L’AFM a concerné 8 sous-groupes de fils orthodontiques NiTi : quatre avec revêtement et quatre sans revêtement ; chaque sous-groupe présentait des fils des 4 mêmes marques. La profilométrie a concerné 16 sous-groupes de fils orthodontiques NiTi : quatre avec revêtement et 12 sans revêtement (4 sous-groupes de fils à l’état initial, 4 sous-groupes stérilisés à l’autoclave et 4 sous-groupes stérilisés à froid) ; chaque sous-groupe présentait la même représentation des 4 marques. Les images au microscope électronique à balayage (SEM) et les images AFM ont été évaluées subjectivement. Les données d’AFM et de profilométrie ont été analysées statistiquement (α=0,05).

Résultats

Dans l’ensemble, la différence entre les paramètres de rugosité de surface des fils orthodontiques avec revêtement et sans revêtement ne présentait pas de différence significative (p>0,05). Cependant, les rugosités de surface des marques ont été sensiblement différentes. Le test de Mann-Whitney n’a pas montré de différences significatives entre les fils stérilisés (les deux méthodes de stérilisation ont été réunies en un seul groupe) et les fils non stérilisés (les deux groupes de fils non stérilisés avec revêtement et sans revêtement ont été réunis en un groupe) (p>0,460). Après exclusion des fils NiTi ordinaires sans revêtement, les fils avec revêtement répartis en 3 groupes de stérilisation (sans stérilisation, avec stérilisation à l’autoclave et à froid avec glutaraldéhyde) n’ont pas été significativement différents en termes de rugosité globale moyenne (Ra) et de profondeur maximale (Rq) (p>0,1). Par contre, les moyennes de hauteur pic-vallée maximale (Rz) des 3 groupes de stérilisation (p=0,0415) ont été significativement différentes. Le test de Dunn a montré que parmi trois comparaisons post-hoc par paires des valeurs Rz, seule la comparaison entre « sans stérilisation et stérilisation à l’autoclave » a été significative (p<0,05) et les deux autres n’ont pas été significatives.

Conclusion

Le revêtement pourrait ne pas avoir une incidence considérable sur la rugosité de surface. Les marques ont des rugosités de surface différentes. La stérilisation à l’autoclave aurait une incidence sur la rugosité de surface des fils orthodontiques avec revêtement, ce qui ne serait pas le cas de la stérilisation à froid.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Orthodontic Archwire, Autoclaving, Cold sterilization, Aesthetic coating, Surface roughness, Profilometry, Atomic force microscopy, Scanning electron microscopy

Mots clés : Fils orthodontiques, Autoclave, Stérilisation à froid, Revêtement esthétique, Rugosité de surface, Profilométrie, Microscopie à force atomique, Microscopie électronique à balayage


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Vol 17 - N° 1

P. 60-72 - mars 2019 Retour au numéro
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