• Edgar Fernando Pantoja Hernández. Especialista en Ortodoncia. Centro Universitario de Estudios de Posgrado e Investigación (CUEPI). Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo.
  
  
• Vidal Almanza Ávila. Especialista En Ortodoncia; Coordinador del Programa de la Especialidad en Ortodoncia. Centro Universitario de Estudios de Posgrado e Investigación (CUEPI) Universidad Michoacana De San Nicolás De Hidalgo.
  
  
• Héctor Ruiz Reyes. Maestro en Ciencias. Profesor Investigador del Centro Universitario de Estudios de Posgrado e Investigación (CUEPI). Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo.
  
  
• María de Lourdes Ballesteros Almanza. Dra. En Ciencias Biológicas. Profesora Investigadora de la facultad de Biología de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo.
  
  
• Leonel Abad Ortiz. Maestro en Ciencias Físico Matemáticas. Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo.

INTRODUCCIÒN

Las cadenas elásticas forman parte del tratamiento dental por las fuerzas generadas en diversas funciones como el cierre de espacios, retracción de caninos, corrección de mal posiciones dentarias etc.; estas cadenas 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 y la degradación de microorganismos que afectan estas.

Los módulos elastoméricos ortodónticos 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 la cual es ya sea una cadena corta o una diamina. (1)

El primer reporte de uso del látex natural se hizo en 1880 y se utilizo para producir fuerzas interarco. Los elásticos son ejemplos de sistemas de fuerzas que se deterioran en muy poco tiempo, este cambio se acelera en la práctica odontológica, debido a la absorción de los líquidos al exponerlos al medio salival. (2)

Existen tres propiedades básicas de los elásticos: rigidez, dureza y amplitud de trabajo . La fuerza ejercida es inconstante y después de 3 semanas la fuerza residual generalmente es del 5 % en el medio bucal debido al pH salival, bebidas, alimentos y placa dental que se asocian con la degradación de los elastómeros. (3).

La placa recolectada a las 24 horas se compone sobre todo de estreptococos, de los que S. sanguis es el más destacado; en la fase siguiente bacilos Gram (+) aumentan y superan a los estreptococos en esta etapa predominando filamentos Gram (+), particularmente Actinomices spp; esta superficie permite la adherencia de microorganismos Gram (-)os como Veillonella, fusobacterias y otras anaerobias Gram (-); de forma que la maduración de la placa crece alcanzando gran cantidad de microorganismos Gram negativos .

Los biofilms se encuentran compuestos de microorganismos embebidos en una matriz extracelular de sustancias poliméricas. Las células de los biofìlms son frecuentemente consideradas como intermediarias entre organismos y células del plancton bucal. (4)

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 alfa-metilenos se consideran en el mecanismo de degradación de los poliuretanos, resultando en la perdida de alcohol, alcanos y grupos cetona. (5)

Cuando se coloca por primera vez una cadena elástica produce una fuerza aproximadamente de 250 a 300 grs. En el caso sobre todo de la fuerza intraoral, se verifica una sensible pérdida de fuerza (aproximadamente el 10 %) después de la primera hora de aplicación. (6)

Las cadenas tensadas de molar a molar producen inicialmente una fuerza de 400 mg. en la arcada superior y 350 mg en la arcada inferior se l recomienda la extensión de los elásticos hasta tres veces su longitud para obtener el nivel de fuerza deseado . (7)

Por lo anterior el objetivo del presente estudio fue determinar la pérdida de fuerza y longitud de cadenas elastoméricas de diferentes marcas comerciales en presencia y ausencia de cultivos bacterianos.


MATERIALES Y METODOS

Universo del estudio: Participaron 10 pacientes de la Clínica del Posgrado de Ortodoncia del CUEPI, de los cuales 5 fueron seleccionados de acuerdo a su pH, para colocarles las cadenas elastomèricas de las marcas ORMCO, LANCER, T.P. y AMERICAN ORTHODONTIC, posteriormente se retiraron a los 15 y 30 días con la finalidad de obtener cepas bacterianas, las cuales servirán para los ensayos de fuerza y longitud.

Clasificación del estudio: área clínica, comparativo, experimental y longitudinal.

Criterios de inclusión: pacientes de 14 a 17 años de edad, pacientes del sexo masculino, pacientes que registraron un pH de 6 a 9, pacientes que no utilizaran pastas dentales y dentífricos con triclosan y clorhexidina para su limpieza dental, cadenas de color gris, cadenas de 5 eslabones, cadenas abiertas y de las marcas ORMCO, TP ORTHODONTICS, LANCER y AMERICAN ORTHODONTIC.

Criterios de no inclusión: pacientes de más de 17 años de edad, pacientes con pH fuera de 6 a 9, pastas dentales y dentífricos que contuvieran clorhexidina y triclosan, cadenas comerciales de otras marcas comerciales que no fueran las incluidas en el estudio, cadenas de otro color que el mencionado y cadenas de más de 5 eslabones.


PRIMERA FASE DE EXPERIMENTACIÒN: SELECCIÒN DE PACIENTES CON UN pH ESPECÌFICO.

Se seleccionaron 5 pacientes del sexo masculino de 14 a 17 años de edad que acuden a la clínica de ortodoncia del CUEPI, a los cuales se les determino el pH mediante tiras reactivas de la marca alemana MACHEREY - NAGEL GmbH & Co. KG. (pH - Fix 0-14) estos debían de presentar un pH entre 6 a 9 para ser incluidos en el estudio.

Posteriormente se procedió a colocar un segmento de cadena en cada cuadrante de las marcas incluidas en el presente estudio y a los pacientes se les instruyo con la técnica de cepillado de Stillman modificada, proporcionándoles una pasta dental libre de clorhexidina y triclosan que utilizarían por 30 días sin uso de enjuagues bucales.


SEGUNDA FASE DE EXPERIMENTACIÒN: DETECCIÓN DE BACTERIAS QUE SE ADHIEREN A LA SUPERFICIE DE LAS CADENAS ELASTOMÈRICAS.

OBTENCIÒN DEL INOCULO

Las cadenas se retiraron a los 15 y 30 días, estas se colocaron en tubos de ensaye de 20 ml 5 X 12 marca Quimex que contenían 10 Ml de medio de cultivo caldo 20 E. Se mantuvieron en incubación durante 3 días a 28-30° C en condiciones estacionarias, además, se colocaron 4 tubos testigo (10 mL de caldo 20E, Tabla 1, con un segmento de cada una de las marcas estudiadas NO colocadas en paciente) desde el inicio del estudio. Tabla 2 y 3.

Cada uno de los tubos se llevaron a centrifugar a 1500 rpm en una centrifuga marca Multi IEC Thermo Electron Corporation, el sobrenadante fue separado del precipitado y se coloco en nuevos tubos de ensayo que permanecieron en condiciones estacionarias para realizar los ensayos posteriores de fuerza y tensión; dejando únicamente el precipitado en el tubo original. Este precipitado se coloco en cajas Petri con medio de cultivo selectivo; Tabla 4, y se incubaron a una temperatura de 37° C durante 5 días. Por último se identificaron las colonias de bacterias presentes.

La cuantificación de colonias bacterianas se realizo por medio de un microscopio estereoscópico marca Leica ZOOM 2000 Modelo No. 230V marcando las colonias. La identificación se realizo basándose en fenotipos coloniales (tamaño, forma de colonia, aspecto, color, borde y elevación) en resiembra múltiple para su aislamiento, además, se realizo la tinción de Gram de cada una de las colonias analizadas.


TERCERA FASE DE EXPERIMENTACIÒN: MEDICIÒN DE FUERZA Y LONGITUD EN LAS CADENAS SOMETIDAS A UN ATAQUE BACTERIANO.

Se fabricaron bases metálicas de acero inoxidable con 2 soportes metálicos a una distancia de 3.5 cm para sostener a cada una de las cadenas elastóméricas estas se colocaron en frascos de vidrio y se llevaron a esterilizar. Figura 1.

Posteriormente se colocaron en medio de cultivo 20 E las bases metálicas con el sobrenadante y se colocaron las cadenas elastoméricas: 16 segmentos in vitro (Tabla 5) a estiramiento para incubar a 15 y 30 días, posteriormente se midió fuerza con un sensómetro digital PASCO scientific CI - 6537 y longitud con un vernier en los intervalos: T0 (tiempo cero), 15, y 30 días. Se colocaron también 8 segmentos para ser analizados al microscopio.

Para lo cual se requirió: el programa DATA STUDIO versión 1.5 para medición de fuerza, 1 interface, 1 soporte universal, 5 prensas, 1 masa de 200 gramos; y 1 sensómetro de fuerza de la marca mencionada.

Posteriormente se retiro la base del medio de cultivo y se midió la fuerza insertando la cadena elástica en la punta del sensómetro y estirándola a la misma distancia que la del soporte de acero inoxidable el cual fue prensado para evitar movimientos que alteraran los resultados y a la vez tomando en cuenta que la punta no tocara el soporte de la base y manteniendo el mismo vector de fuerza. Figura 2.

Los datos para fuerza en los intervalos T0, T15 y T30 se reportaron el programa DATA STUDIO versión 1.5.

CUARTA FASE DE EXPERIMENTACIÒN: OBSERVACIÒN DE LA DEGRADACIÒN DE LAS CADENAS ELASTOMÈRICAS.

Una vez realizadas las mediciones y registradas; las cadenas sometidas al ataque bacteriano de 30 días y las testigo en incubación se mantuvieron en un desecador de 24 a 48 horas y posteriormente fueron llevadas al metalizador (capa de electrones). Edwards S150A Sputter Coater.

Se procedió después a analizar la degradación de cada muestra el microscopio de barrido MEB JEOL JSM-6400 Scanning microscope para valorar la calidad del poliuretano en los diferentes tiempos con cada marca comercial degradada en los tiempos establecidos. Tabla 6.

RESULTADOS

El crecimiento de microorganismos observados en cultivos a los 15 días fueron algunas cepas bacterianas que presentaban colonias de color blanco, crema y hongos filamentos. A los 30 días además de colonias bacterianas cremas, blancas y de color café, crecimiento de levaduras y hongos al microscopio óptico a 100 X se reportaron bacilos Gram( -) y Candida s.p. Figuras 3, 4, 5, 6, y 7.

Se realizo la prueba estadística de X2 para relacionar las pruebas de longitud y fuerza respecto a las cuatro marcas de cadenas elásticas llevando a cabo una = 0. 05. Tabla 7

Al comparar la fuerza en las cadenas elastoméricas se encontró que en: T15 aire v.s. T15 bacterias y T30 aire v.s. T30 bacterias existio pérdida significativa de fuerza; y para longitud en: T15bacterias v.s. T30 bacterias, T15aire v.s. T30 aire y T30 aire v.s. T30 bacterias (P<0.05).

En LONGITUD: T0 (tiempo inicial) v.s. T30 aire la cadena que presento menor deformación fue ORMCO con 19.33% de su longitud original y para T0 (tiempo inicial) v.s. T30 bacterias desde su medición inicial la cadena que menos deformación de longitud presento fue T.P con 16.66%.

En FUERZA: la cadena ORMCO fue la que menor pérdida de fuerza presento con 31.50% (T0 v.s. T30 aire) y para (T0 v.s T30 bacterias) la que menos pérdida de fuerza presento fue T.P, con 34.40%. Tabla. 8 y 9.

En el microscopio electrónico de barrido la cadena T.P testigo en incubación fue la que mayor evidencia mostro de bacterias y la cadena LANCER en su superficie es la que mayor degradación presenta tanto testigo como la sometida a incubación con bacterias observando esto a 5000 X 1 µm, 22000 X 10 µm, 3000 X 1µm y 1000 X 10 µm.


CADENAS SOMETIDAS A BACTERIAS

DISCUSIÒN

Los resultados del estudio realizado demostraron la casi nula contaminaciòn de los poliuretanos desde el empaquetamiento debido a muestras testigo con minina evidencia de micoorganismos con lo cual el crecimiento reportado a los 15 dìas fue solo de levaduras y solo hasta los 30 dìas crecimiento de bacterias como bacilos Gram (-). Lo cual coincide con el estudio de Ferreira et al.(2008) (8); donde no se encontró presencia de S. mutans en los anillos removidos directamente de los empaques originales y solo se observaron fisuras a la microscopia de barrido en Super Slick de T.P. mientras que en los anillos convencionales no y se observó S. mutans en el biofìlm de ambas ligaduras: convencional y Super Slick.

Los elásticos tienen la capacidad para inhibir microorganismos comunes de la cavidad oral como S. mutans, L. casei y Candida albicans por la presencia de bacterias y colonias de hongos como lo indican las superficies de los cultivos en estudios realizados anteriormente Casaccia et al (2006) (9); sin zonas de inhibición alrededor de las cadenas elastómricas. En este estudio realizado el crecimiento se reporto a los 30 días solamente de Candida sp. y bacilos Gram( -) en un medio inorgánico.

La mayor deformaciòn de longitud es observada a los 30 dìas sin embargo ya en estudios realizados anteriormente en fuerza la mayor pèrdida ocurre en las primeras horas siendo esto de interes en el crecimiento de bacterias ya que son levaduras y hongos filamentosos los organismos que crecen en los primeros dìas y no bacterias en pacientes con un promedio de pH de 6 a 9 con una tècnica especifìca de cepillado.

La cadena T. P. fue la que presento una menor pérdida de fuerza y longitud al ser sometida a bacterias desde su medición inicial y a los 30 días y de los 15 a 30 días en mismas condiciones señalando que no es Super Slick modalidad que maneja esta casa comercial que resiste adhesión de bacterias si no en su modalidad simple; lo cual se relaciona con el estudio de Vargas et.al; en el cual la cadena elástica que mostro una menor pérdida de fuerza de la medición inicial hasta los 21 días fue la cadena T.P. con un promedio de 217.16 Gr. de fuerza inicial y 151.33 Gr. a los 21 días (diferencia de 65.83 Gr.).

La pérdida de fuerza es mayor in vivo que in vitro como lo reporto Ash et. al (1978) (10); en el cual después la mitad de una hora de carga continua, la fuerza disminuye lo cual es significativamente mayor las muestras en aire, más en la tercera semana, perdiendo más de fuerza in vivo que en las muestras en aire.

En este estudio se reporto que las cadenas elastoméricas sobrepasaron los niveles de fuerza a 505 gr. en comparación con otros estudios simulando una distancia promedio entre canino y molar de 2 a 3.5 mm a la que fueron estiradas las muestras originando fuerzas entre 280 y 500 gr.

A las 4 semanas en presencia de bacterias se reportaron niveles de fuerza de 170. 44 gr. a 330.67 gr. suficientes para el movimiento de piezas como los caninos 151 gr. presión- temperatura y 146 gr. en fabricación de inyección de molde como señala Tuesta O et. al.(2000) (6); en su estudio donde la fuerza inicial fue de 200 gr.

La fuerza para retracción de caninos de 184 gr. fue mantenida por T.Lu et al. (2006) (11); donde la cadena cerrada de color transparente y gris con un segmento de 40 mm por tres días y ocho horas respectivamente.

Se puede establecer que existe perdida notable de fuerza y longitud de los poliuretanos sometidos a pruebas de tensión y degradación bacteriana; lo cual nos hace pensar que la estructura de estos se ve alterada notablemente a los 15 y 30 días. Sin embargo, la composición de los elastómeros se reserva por la casa comercial de cada muestra incluida en el estudio.

La incorporaciòn de plastificantes se hace evidente en los resultados observando la cadena ORMCO en cuanto a fuerza y longitud como reporta Sánchez H.et al. (2006) (12); en su estudio que reporto valores de fuerza de la cadena T.P. a las 4 semanas que incrementaron en comparación con los que obtuvo a los 30 minutos; mismo estudio donde la cadena ORMCO a los 15 días sin bacterias la fuerza reportada fue de 207. 77 gr. con una longitud de 17.5 mm y en presencia de bacterias 216.76 gr. con una longitud de 21 mm resultados en los cuales se observa que el plastificante de las muestra en presencia de bacterias en medio acuoso se puede perder y como consecuencia aumentar su rigidez.

La composición química de los poliuretanos en los espectros a la microscopia de barrido demostró la cantidad de diferentes elementos en su composición siendo que son diferentes para cada marca lo cual es evidente en las fotografías al ser atacada en formas diferentes cada muestra donde la marca LANCER; Figura 10 B y 15 B, fue de las más afectadas; así como AMERICAN ORTHODONTIC para longitud y fuerza en presencia de bacterias y al aire.

En los espectros al MAPEO lo que más llama la atención es la perdida de Ca al ser sometidas las cadenas a bacterias, pues en las muestras testigos (sin bacterias) la concentración es mayor en las cuatro marcas evaluadas, ORMCO, T.P; LANCER y AMERICAN ORTHODONTIC; lo que se corrobora con el estudio realizado por Eliades T. et.al (2001) (7) en el cual la cadena Ormco Generation II in vivo a las 24 horas en microscopia de fase de contraste la concentración de Ca de esta cadena también es mayor al analizar los espectros. Por lo cual es de pensar que las bacterias degradan el Ca como ocurrió en nuestro estudio donde la cadena ORMCO es la que menos Ca perdió al análisis de los espectros en el MEB.