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Comparacion de la resistencia de union al cizallamiento entre la ceramica de recubrimiento y la superficie de zirconio con y sin modificaciones.

INTRODUCCION

El zirconio es un elemento quimico descubierto en 1789 por Martin Klaproth. Pertenece a los metales de transicion; es mas liviano que el acero y reacciona facilmente con el oxigeno formando dioxido de zirconio (Zr[O.sub.2]) o zirconia. Ademas, es abundante en la naturaleza. No es posible encontrarlo como metal libre, sino formando parte de numerosos minerales como el silicato de zirconio (ZrSi[O.sub.4]) y la badeleyita, o dioxido de zirconio estabilizado con itrio (Y-TZP). En 1990 se inicio el uso de este material en odontologia, con aplicaciones en ortopedia maxilar, brackets, postes intrarradiculares y aditamentos de implantes, mas o menos desde hace una decada, como componente de estructuras de coronas y protesis fijas, con gran exito clinico. (1) Este exito se debe a sus excelentes propiedades fisico-mecanicas, como altos valores de tenacidad, alta dureza, resistencia al desgaste, buen comportamiento friccional, buen aislamiento electrico, baja conductividad termica y resistencia a la corrosion con la mayoria de acidos y alcalinos; ademas, tiene un modulo de elasticidad similar al del acero y un coeficiente de expansion termica similar al del hierro. (2) Por esta condicion, ocupa un lugar unico entre las ceramicas de oxido, ya que presenta los valores mas altos registrados por cualquier ceramica dental, y por eso ha generado un considerable interes en la comunidad dental. Esto puede permitir la realizacion de protesis parciales fijas en el sector posterior, con una reduccion sustancial en el espesor del nucleo. Estas capacidades son muy atractivas en odontologia protesica, donde la fuerza y la estetica son primordiales; con la introduccion de tecnicas de fabricacion mediante el diseno por computador se ha aumentado su uso.

Los cristales de zirconio sufren cambios cristalograficos al pasar de la temperatura de fusion (2715 [grados]C) a la temperatura ambiente; estos cambios son: fase monoclinica (temperatura ambiente-1170 [grados]C), fase tetragonal (11702370 [degrees]C) y fase cubica (mayor de 2370 [grados]C). La transformacion de la fase tetragonal a la monoclinica se acompana de un aumento de volumen (4,5%), suficiente para lograr un fracaso catastrofico. Esta transformacion es reversible y empieza a los 950 [grados]C, aproximadamente durante el enfriamiento. Al unir el zirconio puro con oxidos metalicos, como el oxido de calcio (CaO), el oxido de magnesio (MgO), el oxido de itrio ([Y.sub.2][O.sub.3]) y el oxido de cerio (Ce[O.sub.3]), se puede obtener la estabilidad de la fase tetragonal a temperatura ambiente, y de esta manera controlar el estres inducido en la transformacion de la fase tetragonal a monoclinica, deteniendo la formacion de grietas y llevando a una alta dureza. Procedimientos como el pulido, el arenado, el tratamiento termico o el recubrimiento con porcelana son responsables de desencadenar una transformacion de la fase tetragonal (t) a la fase monoclinica (m), acompanada de un aumento sustancial en el volumen de (~4,5%), suficiente para afectar a largo plazo la estabilidad y el exito de este material y para influir en su sensibilidad y envejecimiento. En las grietas, los cristales de zirconio se transforman de tetragonales a monoclinicos, lo cual aumenta el volumen que contrarresta la propagacion de la grieta. Las impresionantes propiedades mecanicas del zirconio se deben principalmente a la transformacion de la fase tetragonal a la monoclinica, inducida por la tasa de enfriamiento y/o por situaciones de estres externas (impacto, desgaste y pulimiento). (3,4)

Una de las principales complicaciones que estan sufriendo hoy en dia las estructuras de zirconio con la ceramica de recubrimiento es la delaminacion; se ha determinado que la interfaz entre la estructura y el material de recubrimiento es el origen de la falla. Se ha reportado una tasa de complicaciones de 13 a 15% despues de 2 a 5 anos. (5) Los siguientes factores han sido identificados como responsables de una disminucion en la fuerza de union: tensiones debidas a las diferencias en los coeficientes de expansion termica (CET) del zirconio y los materiales de recubrimiento; poca humectabilidad de la estructura de zirconio; la contraccion de la ceramica de recubrimiento durante el proceso de coccion por diferencias termicas entre esta y la estructura de zirconio; fase de transformacion de los cristales de zirconio en la interfaz debido a influencias termicas o a cargas; formacion de fallas inherentes durante el proceso de fabricacion; espesor de la capa de ceramica de recubrimiento; propiedades mecanicas de cada ceramica; modulo elastico de la estructura; direccion, magnitud y frecuencia de la carga aplicada; tamano y localizacion de las areas de contacto oclusal; estres residual inducido durante la fabricacion; defectos en la interfaz entre el cemento y la restauracion, y efectos ambientales. (6) Tambien se han identificado como causas el acabado superficial de la estructura de zirconio, el tipo de ceramica de recubrimiento y el metodo de aplicacion de esta. Algunos estudios han comparado la resistencia de union de la estructura de zirconio con la ceramica de recubrimiento, arrojando valores inferiores a los de otros sistemas totales ceramicos, lo que sugiere que las estructuras de zirconio con capas de ceramica de recubrimiento son mas susceptibles a la delaminacion durante la funcion masticatoria. (7)

Uno de los puntos cruciales que ha dado lugar a las altas tasas de fracaso es la contraccion de la ceramica de recubrimiento durante el proceso de coccion por diferencias termicas entre esta y la estructura de zirconio. Durante el proceso de coccion, la ceramica esta en estado plastico. Durante el enfriamiento ocurre un intervalo de temperatura que hace que la ceramica se torne de un estado plastico a solido. Esa temperatura extrapolada se define como temperatura de transicion vitrea. La formacion de estres en la ceramica de recubrimiento solo es posible por debajo de esta temperatura, es decir, en estado solido. Por lo tanto, aparte de la diferencia en los coeficientes de expansion termica, se debe considerar, como otro elemento importante en la formacion de estres, este paso entre la temperatura de transicion vitrea y la temperatura ambiente. (5)

En el mercado se consiguen diferentes materiales para realizar las estructuras de zirconio, materiales que, a pesar de compartir un producto quimico similar, se diferencian en las tecnicas de fabricacion, proceso de fresado y temperatura de sinterizacion, por lo que se recomienda realizar diferentes tratamientos en la superficie de la estructura. (8)

Para disminuir o evitar el efecto de delaminacion, se puede manejar por medio de varios procesos, como el control termico en cuanto al tiempo de enfriamiento o calentamiento de las restauraciones durante la fabricacion de las mismas, (9) y los factores intrinsecos propios del material y recomendados por el fabricante, como el coeficiente de expansion termica, (10) la conductividad termica (9) o las propiedades mecanicas. (11) La seleccion adecuada de los materiales de la ceramica de recubrimiento y de la estructura de zirconio, y el tratamiento adecuado de la superficie, son de extrema importancia para garantizar que las restauraciones con zirconio se realicen de acuerdo a las demandas funcionales esperadas. (8) El manejo de la superficie del zirconio es uno de los tratamientos mas investigados en la literatura para evaluar la resistencia de union entre el zirconio y la porcelana de recubrimiento, por eso el objetivo de este estudio es comparar la resistencia de union al cizallamiento en la interface entre la ceramica de recubrimiento y el zirconio realizando modificaciones en la superficie del zirconio por medio de un rayado mecanico de dos formas diferentes, las cuales se compararan con una superficie de zirconio sin modificar.

MATERIALES Y METODOS

Confeccion de los cuerpos de prueba

Ocho bloques de oxido de zirconio estabilizado con itrio (Y-TZP) de Ceramill Zi Blanks (Amann Girrbach GmbH. Koblach Austria), en estado presinterizado, con dimensiones de 40 x 20 x 16 mm, se cortaron a la mitad con un disco de diamante, obteniendo 16 bloques de 20 x 20 x 16 mm, y luego se limaron las superficies de corte con lija de papel No. 400. De estos bloques se tomaron aleatoriamente 15 y se descarto uno. Los 15 bloques fueron divididos aleatoriamente en 3 grupos con 5 muestras cada uno (Norma ISO 9693, 6872 y 11405): el grupo A como grupo control, sin tratamiento en la superficie de union; el grupo B con modificacion en la superficie de union a la ceramica de recubrimiento por medio de una rallado con fresa redonda de carburo HP-1, referencia 14823 (SS White. Lakewood NJ, USA), de forma diagonal hacia los extremos del cuerpo de prueba, como se muestra en la figura 1, y el grupo C, tambien con modificacion en la superficie de union a la ceramica de recubrimiento por medio de un rallado con fresa redonda de carburo HP-1, referencia 14823 (SS White. Lakewood NJ, USA), de forma cuadrangular, segun se muestra en la figura 2. Las muestras se sinterizaron en horno (Ceramill Therm, serie 20-901011. Amann Girrbach GmbH. Koblach, Austria) segun recomendaciones del fabricante, y se obtuvieron bloques con una longitud final de 18 x 18 x 14 mm despues de la sinterizacion.

Una vez realizada la sinterizacion, los cubos fueron lavados con alcohol al 70% en ultrasonido NEY por 3 minutos. Posteriormente, sobre la superficie de union delimitada en los cubos de zirconio se aplico con pincel una capa fina, delgada y continua de liner (IPS e.max Zirliner, Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtenstein), y se cocino a 960 [grados]C en un horno (Programat EP 300, serie 200703. Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtenstein), segun las recomendaciones del fabricante. Con tecnica estratificada, y mezclando polvo/liquido de ceramica de recubrimiento de nano-fluor-apatita de dentina color D3 (IPS e.max Ceram, Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtenstein) (Lote No. N51011), se fue condensando la ceramica capa a capa y se realizaron cubos con la ayuda de un molde de silicona con medidas de 8 x 14 x 8 mm, se elimino el exceso de humedad y luego se retiro el molde para su coccion. Cada capa de ceramica de recubrimiento se llevo al horno a 750[degrees]C (Programat EP 300, serie 200703. Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtenstein) para su coccion segun recomendaciones del fabricante.

Prueba de cizallamiento

Los cuerpos de prueba fueron montados en una maquina universal (Modelo 3366, Instron Corp., Norwood, MA, USA). Las muestras se estabilizaron con las mordazas y en una posicion que garantizara que el dispositivo de corte estuviera en contacto con la interfaz entre el zirconio y la ceramica de blindaje. Se aplico una carga sobre el eje axial del cubo, a una velocidad de 1 mm/min hasta que ocurrio la fractura. Se registro la ultima carga en el momento de la fractura en Newton (N). La resistencia de union en MPa se calculo dividiendo la carga (N) al momento de la fractura con el area de union, la cual se le midio a cada uno de los cuerpos de prueba.

Descripcion de la interfaz entre el zirconio y la ceramica de recubrimiento

Para ver la interfaz, se secciono un cuerpo de prueba de cada uno de los grupos y todas las secciones se observaron en un microscopio electronico de barrido (JSM-649OLV JEOL. Japon).

Analisis estadistico

Se hizo un analisis de varianza de una via (ANOVA). Se uso la prueba de Tukey multiple para comparar la diferencia de los resultados entre los grupos ([alfa] = 0,05). Todos los analisis estadisticos se hicieron con el software estadistico SPSS version 18,0 (SPSS Inc, Chicago III).

RESULTADOS

En la tabla 1 se muestra un resumen de los resultados de laboratorio, y en ella se pueden observar como fue el comportamiento de los diferentes cuerpos de prueba en cuanto a la resistencia de union al cizallamiento (RUC) entre la ceramica de recubrimiento y el zirconio en los tres grupos experimentales, los cuales se describen como el grupo A, o grupo control, donde no se realizo ninguna alteracion o modificacion en la superficie del zirconio, el grupo B, con modificacion en la superficie de union a la ceramica de recubrimiento por medio de un rallado con fresa redonda de forma diagonal hacia los extremos del cuerpo de prueba, y el grupo C, tambien con modificacion en la superficie de union a la ceramica de recubrimiento por medio de un rallado con fresa redonda de forma cuadrangular. Los valores promedio de RUC fueron 20,2 MPa [+ o -] 6,8 MPa para el grupo A, 5,87 MPa [+ o -] 4,87 MPa para el grupo B y 3,69 [+ o -] 2,68 MPa para el grupo C. En la misma tabla se muestra tambien la fuerza en Newton y el area de union en milimetros cuadrados para cada cuerpo de prueba; la division entre la fuerza y el area da como resultado la resistencia de union al cizallamiento de cada uno de los grupos, expresada en Mpa.

Al evaluar la variabilidad de los datos en cada grupo se evidencian cambios en los coeficientes de variacion. Es asi como la variabilidad de la RUC en el grupo A es de 33%, en el grupo B de 82% y en el grupo C de 72%. En este apartado se muestran los resultados encontrados en este trabajo de investigacion mediante un analisis estadistico; a su vez, se presentan las diferencias al comparar el comportamiento de los diferentes tratamientos de superficie en el zirconio ante las pruebas de cizallamiento.

Analisis descriptivo

De acuerdo con los objetivos de la investigacion, los datos arrojados fueron tabulados y, con el fin de analizar la RUC de los tres grupos, se aplico en primer lugar una prueba de normalidad (Kolmogorov-Smirnov). Como esta prueba dio un valor dep mayor a 0,05, se pudo considerar que la poblacion de la cual vienen los datos es normal y esto permitio aplicar pruebas parametricas de ANOVA. Para comparar la resistencia de union entre los tres grupos, se aplico la prueba de ANOVA a una via; los resultados de esta prueba muestran que hay diferencia en los promedios de resistencia entre los tres grupos, siendo mayor en el grupo A, donde no hay tramado, y es estadisticamente significativa para rechazar la hipotesis de normalidad (p > 0,05). El valor dep indico que la hipotesis de igualdad en la resistencia de union al cizallamiento entre los grupos es rechazable.

Analisis comparativo

La prueba de ANOVA permite concluir que no todos los tres grupos son iguales en cuanto a la RUC, por eso se realizaron pruebas adicionales para determinar diferencias significativas entre los tres grupos, y para ello se aplico la prueba de Tukey. Los resultados se muestran en la tabla 2. El grupo A presenta diferencias significativas con el grupo B (p = 0,002) y el grupo C (p = 0,001), pero el grupo B y el C no presentan diferencias significativas (p = 0,780). Las pruebas post-hoc de Tukey indican que el grupo que difiere es el A.

Comparaciones multiples

Dada la heterogeneidad de las varlanzas en el grupo, se contrasto la hipotesis de igualdad de las muestras mediante la prueba no parametrica de Tukey; los resultados sugieren que existe diferencia estadisticamente significativa para RUC (p < 0,05).

Las figuras 3 a 8 muestran la interfaz entre el zicornio y la ceramica de recubrimiento; estas fotografias fueron tomadas con microscopio electronico de barrido. Las figuras 3 y 4 pertenecen al grupo A sin tratamiento en la superficie. Las figuras 5 y 6 al grupo B, y la figuras 7 y 8 al grupo C con traba mecanica. En estas ultimas (fig. 5, 6, 7 y 8) se aprecian burbujas y falta de homogeneidad de la ceramica de recubrimiento justo en las cavidades realizadas como traba mecanica.

DISCUSION

En los ultimos anos, las Investigaciones en odontologia se han centrado en materiales ceramicos nuevos, enfocados en mejorar las propiedades mecanicas de estos, como la tenacidad y la resistencia de union con la ceramica de blindaje. (12) La resistencia de los materiales, en general, es estudiada de muy diferentes formas. Hay estudios con cargas o fuerzas de compresion (axiales o anguladas), de flexion en tres o cuatro puntos, de deslizamiento, cizallamiento, traccion o torsion. (13) En este estudio se escogio la prueba de cizallamiento por considerar que reproduce muy bien muchas situaciones de la dinamica maxilo-mandibular sobre las restauraciones dentales. Es por eso que se midio la resistencia de union al cizallamiento entre el zirconio y la ceramica de recubrimiento segun la norma ISO 9693. (14)

Aunque algunos autores pueden decir que el metodo para medir la resistencia de union no es consistente, (12) en la actualidad las pruebas de cizallamiento se definen como pruebas en las cuales se unen dos materiales y se les aplica una carga en corte hasta que ocurra la separacion. La resistencia de union al cizallamiento se calcula dividiendo la maxima fuerza aplicada sobre el area de union. La prueba es relativamente rapida y facil de hacer, y produce resultados rapidos. Sin embargo, algunos aspectos criticos deben considerarse al usar una prueba in vitro para predecir el comportamiento clinico de un material. Primero, la informacion in vitro no se puede extrapolar directamente a las situaciones clinicas, y, segundo, la prueba de resistencia de union al cizallamiento tiene grandes variaciones. (15)

En la mayoria de las investigaciones consultadas en cuanto a la medicion de resistencia de union al cizallamiento entre materiales dentales, especialmente las ceramicas, se encuentran variaciones relevantes en cuanto a la disposicion y elaboracion de los cuerpos de prueba, y en cuanto a su tamano. (13) En el presente estudio, y tambien en el de Fischer y colaboradores en el 2008, (10) se realizaron pruebas de resistencia de union al cizallamiento con bloques de zirconio con un tamano determinado segun el instrumento de medicion utilizado (Instron 3366).

Clinicamente, la mayor parte de las fallas entre el zirconlo y la ceramica ocurren en la interfaz. Este tipo de fallas en la interfaz es uno de los mas reportados en la literatura (16-19) y coincide con el tipo de fallas adhesivas encontradas en este estudio. La interfaz es una zona vulnerable; segun Fischer y colaboradores, (10) estas fallas se pueden atribuir a un estres generado en la union, debido a una diferencia significativa en el coeficiente de expansion termica entre ambos materiales. Los estudios sugieren que el coeficiente de expansion termica de la ceramica de recubrimiento debe ser ligeramente mas bajo (0,5 x [10.sup.-6]/K) que el de la estructura, con el fin de reducir una leve tension compresiva residual. (3, 11)

En este estudio se demostro que, al realizar una traba mecanica con fresa en la superficie del zirconio, se disminuye significativamente la resistencia de union al cizallamiento de la ceramica de recubrimiento. Por eso estos datos rechazan la hipotesis nula, segun la cual se creia que haciendo una retencion se podria mejorar esta union. La falta de humectacion de la superficie del zirconio, como se pudo observar en este estudio, se compara con el estudio de Fischer y colaboradores en el 2008 (10) y puede ser una de las razones del fracaso; asi mismo, esa falta de humectacion genera que el liner utilizado sea muy grueso en las zonas de retencion--esto se visualiza en las fotos de microscopia electronica de barrido--.

Tanto el CET como la conductividad de la ceramica de recubrimiento y la estructura de zirconio influyen sobre la interfaz. Es importante aclarar que la temperatura afecta la union de los dos materiales, ya que un cambio de temperatura afecta mas a un material que a otro, dependiendo de los diferentes coeficientes de expansion termica y conductividad, la cual puede generar tensiones entre ellos y producir cizallamiento, dando como resultado una delaminacion. Segun Guess y colaboradores en el 2008, (9) el control de la temperatura de enfriamiento permitiria reducir las tensiones dentro de la interfaz y evitaria dicha delaminacion. Esta condicion es inherente a las indicaciones del fabricante; el manejo del material es importante, pero es el fabricante quien deberia generar esos cambios, es por eso que una forma de disminuiresos efectos es el manejo de la superficie del zirconio y el conocimiento exacto de los bloques a usar, de modo que sean de calidad garantizada. (20) Sin embargo, en estudios anteriores, como el de Von Steyern y colaboradores en el 2005, (21) en el que los autores analizaron las microfracturas y la delaminacion de las ceramicas de recubrimiento en las estructuras de zirconio, estos hechos no solo se relacionan con una union debil entre el zirconio y la ceramica de recubrimiento, sino tambien con las diferentes caracteristicas estructurales de la ceramica de recubrimiento, en cuanto a la composicion, resistencia, CET y contraccion por la coccion. (10) Por otro lado, las diferentes caracteristicas de los materiales de oxido de zirconio, en terminos del tamano de particula, forma, composicion, densidad y dureza, (16) ademas del manejo de la temperatura en el momento de la sinterizacion y de la coccion de la ceramica de blindaje, se pueden relacionar con esos procesos de delaminacion. (20)

Para mejorar la resistencia de union entre la estructura de zirconio y el material de recubrimiento, algunos estudios recomiendan el arenado para lograr rugosidad superficial en el zirconio y proporcionar microrretenciones. (7, 10) Sin embargo, tambien se ha encontrado que con el arenado se puede iniciar una transicion de la fase tetragonal a la monoclinica, lo que afecta la resistencia mecanica del zirconio y muy probablemente la capacidad de union al material de recubrimiento. (10, 11) Esto sucede porque el coeficiente de expansion termica del zirconio en fase monoclinica es de 7,5 x [10.sup.-6]/K, significativamente menor que el del zirconio en fase tetragonal, 10,8 x [10.sup.-6]/K. Esto crea una gran diferencia en el coeficiente de expansion termica entre el zirconio y la porcelana de recubrimiento, generando tensiones en la interfaz entre estos materiales, lo que conlleva a fracturas y delaminacion de la porcelana. Es muy probable que el efecto del arenado, o la realizacion de una traba mecanica como la efectuada en este estudio, afecten la resistencia mecanica del Y-TZP y la calidad de la union a la porcelana de recubrimiento. (10)

Cuando se comparo la union metal-ceramica y zirconioceramica, esta ultima resulto siempre mas baja, dando un rango entre 21,9 y 31,0 MPa; (22-24) de hecho, los valores de resistencia de union al cizallamiento obtenidos en este estudio oscilaron entre 0,66 y 30,36 MPa, similar a los estudios realizados por Aboushelib en 2006 y 2008. (8, 16)

Una vez que los cubos estan listos para unir la ceramica de recubrimiento a ellos, viene la aplicacion del liner sobre la superficie del zirconio con un pincel. El objetivo de este material es enmascarar el color blanco propio del zirconio y proporcionar la propiedad de humectabilidad a la superficie del mismo. La composicion quimica de los liners varia dependiendo del fabricante, pero el principal componente es el Si[O.sub.2], que es el mismo que se encuentra en la ceramica de recubrimiento. (19)

En este estudio se realizo traba mecanica seguida de la aplicacion del liner, que es la recomendacion de las diferentes companias, para luego colocar la ceramica de recubrimiento. En las imagenes mostradas por el microscopio electronico de barrido se observaron areas seccionadas en la interfaz del zirconio y la ceramica de recubrimiento, con muchos defectos y poros. Lo que indica que el liner no genero una excelente humectabilidad ni penetracion en las superficies irregulares, por lo que se produjeron fallas adhesivas en todas las muestras en las que se realizo la traba mecanica. Esto ultimo se puede relacionar con otros estudios, como el de Fisher y colaboradores, (10) en el que tambien se evaluo la resistencia de union al cizallamiento de la ceramica de recubrimiento realizando modificaciones en la superficie del zirconio. Estos autores concluyen que la fuerte union de las ceramicas de recubrimiento a la superficie pulida del zirconio sugiere una union quimica estable de ambos materiales, mientras que una superficie rugosa producida por el arenado no mejora la resistencia de union.

En otros estudios, como el de Aboushelib et al en 2006, Kim et al en 2007 y Studart et al en 2007, (16 18, 19) la aplicacion de liner no afecto la resistencia de union al cizallamiento. Tambien se observaron fallas adhesivas en la interfaz, similares a los resultados de este estudio. La formacion de porosidades y microespacios en la interfaz es un factor que debilito la union en las muestras con retencion mecanica, lo cual es comparable con los hallazgos en el estudio de Guess en el 2008, en el que se presento dicha formacion. (9, 16, 25, 26)

En un estudio realizado por Kim y colaboradores en el 2011, (18) los autores demostraron que la aplicacion de un liner incrementa la posibilidad de falla en la interfaz entre la ceramica de recubrimiento y la estructura de zirconio, y que un arenado con particulas de oxido de aluminio de 100 micrometros y con una presion de 0,4 MPa por 10 s puede ser mas util que la aplicacion de un liner para incrementar la resistencia de union. Sus hallazgos se dieron en el grupo control, en el que no se realizo tratamiento de la superficie, dando como resultado 32,08 MPa, mientras que en el tratamiento de la superficie con microarenado el resultado fue de 36,63 MPa, con microarenado y liner fue de 30,51 MPa y con solo liner de 27,87 MPa. Contrario a los resultados de este estudio, en los grupos B y C (en donde se realizaron las retenciones), se disminuyo la resistencia de union comparado con el grupo control (grupo A), en el cual las superficies no fueron preparadas y se aplico unicamente el liner, lo que aumento la resistencia de union en la interfaz. Es de aclarar que en el presente estudio se manejo una macrotraba y no microrretenciones como en el estudio mencionado, lo cual pudo haber generado la falta de humectabilidad y permitir que el liner se depositara en esas macrorretenciones, generando los bajos valores.

Algunas investigaciones concluyen que el arenado con A[L.sub.2][O.sub.3] produce traba mecanica en la superficie del zirconio y mejora la union con la ceramica de blindaje. (26, 27) Otras investigaciones, por el contrario, sostienen que un arenado con [Al.sub.2][O.sub.3] no altera la superficie del zirconio en In-Ceram Zirconio, aunque este arenado fue realizado con oxido de aluminio con un tamano de particula de 50 [micron]m a una presion de 0,25 MPa. (11)

Los resultados encontrados en el presente estudio, y los que muestra la evidencia, generan la posibilidad de seguir investigando las diversas formas de obtener una union optima entre el material de blindaje y una superficie de zirconio. El uso de zirconio liso o de macro o microrretenciones con determinado producto, ademas del uso del liner, abre la expectativa del futuro de la union de tan complicada interfaz. Lograr una union estable implica no solo conceptos fisico-mecanicos, sino tambien conocimientos adecuados de los materiales y una manipulacion adecuada de los mismos. Los fabricantes deben hacer su trabajo, y los tecnicos y clinicos deben entender el suyo, para asi conseguir restauraciones funcionales y longevas.

CONCLUSIONES

Dentro de las limitaciones de este estudio, y por los resultados encontrados, se puede concluir que:

* No es necesario preparar la superficie de zirconio con fresas como las utilizadas en este estudio para mejorar la resistencia de union con la porcelana de recubrimiento.

* La falta de humectabilidad cumple un papel importante cuando se prepara la superficie de zirconio con macrorretenciones, ya que es posible que la tension superficial del liner no sea la adecuada en superficies tratadas, lo que disminuye la resistencia de union entre ambos materiales.

* La utilizacion del zirconio sin preparar la superficie, o preparandola con macrorretenciones, mas el uso o no de un liner, abren la expectativa de la interfaz entre ambos materiales, por tratarse de una interfaz compleja debido a las caracteristicas propias de los materiales que intervienen. Lograr una union estable implica no solo conceptos fisico-mecanicos, sino tambien un conocimiento adecuado de estos materiales y una manipulacion apropiada por parte de tecnicos y clinicos.

SUGERENCIAS

* En vista de los resultados encontrados en el presente estudio y los que muestra la evidencia, se genera la posibilidad de seguir investigando las diversas formas de obtener una optima union entre el material de recubrimiento y la superficie de zirconio.

* Los fabricantes deben estar a la vanguardia para mejorar las tecnicas y metodos de fabricacion de sus productos en general, en especial los mencionados en este estudio, apoyados en investigaciones serias. Deben ademas dar una capacitacion adecuada a tecnicos y odontologos para su adecuado manejo; a su vez, estos ultimos deben conocer dichos productos para asi conseguir restauraciones funcionales y longevas.

CONFLICTO DE INTERESES

Los autores declaran que no existe ningun conflicto de interes.

AGRADECIMIENTOS

A Oscar Pascuas, tecnico dental que elaboro los cuerpos de prueba para esta investigacion en el laboratorio.

CORRESPONDENCIA

Juliana Zuluaga Londono

jzuluagal@yahoo.com.ar

Cra. 36 # 3Bis-36, Edificio Santa Veronica, Apto. 203

Cali, Colombia

SUBMITTED: AUGUST 05/2014--ACCEPTED: JANUARY 26/2015

JULIANA ZULUAGA [1], JOSE FERNANDO GIRALDO [2], HERNEY GARZON [3]

[1] Odontologo, Especialista en Biomateriales, Operatoria y Estetica Dental, Universidad Santiago de Cali, Docente en la Escuela de Odontologia Universidad del Valle. jzuluagal@yahoo.com.ar

[2] Odontologo, Especialista en Biomateriales, Operatoria y Estetica Dental, Universidad Santiago de Cali. josefergiraldo@gmail.com

[3] Odontologo, Especialista en Rehabilitacion Oral, Docente en la Escuela de Odontologia Universidad del Valle. Director de la Especializacion en Rehabilitacion Oral, Universidad del Valle. herneygarzon@hotmail.com

RECIBIDO: AGOSTO 05/2014--ACEPTADO: ENERO 26/2015

Leyenda: Figura 1. Rallado en forma diagonal

Figure 1. Diagonal grinding

Leyenda: Figura 2. Rallado en forma cuadrangular

Figure 2. Quadrangular grinding

Leyenda: Figuras 3 y 4. Imagenes de la interfaz entre zrconio y ceramica de recubrimiento. Superficies sin tratamiento. Grupo A. 3. 50X 4.200X

Figures 3 and 4. Images of the zirconium-ceramic coating interface. Surfaces with no treatment. Group A. 3. 50X, 4. 200X

Leyenda: Figuras 5 y 6. Imagenes de la interfaz entre zirconio y ceramica de recubrimiento. Superficies con traba mecanica Grupo B 5. 50X, 6.200X

Figures 5 and 6. Images of the zirconium-ceramic coating interface. Surfaces with mechanical grinding. Group B 5. 50X, 6. 200X

Leyenda: Figuras 7 y 8. Imagenes de la interfaz entre zirconio y ceramica de recubrimiento. Superficies con traba mecanica Grupo C. 7.35X, 8.200X

Figures 7 and 8. Images of the zirconium-ceramic coating interface. Surfaces with mechanical grinding. Group C 7. 35X, 8. 200X
Tabla 1. Resumen de resultados

Grupos  Fuerza (N)      Area       Resistencia      Media
                     ([mm.sup.2])  de union (Mpa)

A1         3024         99,60          30,36       20,2689
A2         1607        107,95          14,89
A3         2423        111,76          21,68
A4         2184        102,50          21,31
A5         1437        109,62          13,11
B1        191,3        110,40          1,73        5,8745
B2         544         106,60          5,10
B3         1603        113,40          14,14
B4        310,3        106,25          2,92
B5         632         115,32          5,48
C1        411,20       142,20          2,89        3,6952
C2        776,90       150,73          5,15
C3       1197,90       159,58          7,51
C4        339,40       146,01          2,32
C5        89,05        148,72          0,60

Grupos  Desviacion    Coeficiente
          tipica      de variacion

A1        6,80377     0,335675345
A2
A3
A4
A5
B1        4,8703      0,829057792
B2
B3
B4
B5
C1        2,68178     0,725746915
C2
C3
C4
C5

Tabla 2. Resultados de Tukey. Variable dependiente: Resistencia de
Union al Cizallamiento (RUC) (Mpa).

(I) Grupos   (J)VAR 00001    Diferencia         Error       Sig.
                           de medias (I-J)     Tipico

A                 B          14,39439(*)       3,20839      0,002
                  C          16,57378 (*)      3,20839      0,001
B                 A         -14,39439 (*)      3,20839      0,002
                  C            2,17937         3,20839      0,780
C                 A         -16,57376 (*)      3,20839      0,001
                  B            -2,17937        3,20839      0,780

               Intervalo de
              confianza al 95%

(I) Grupos   Limite     Limite
             superior    inferior

A             5,8348     22,9539
              8,0142     25,1333
B            -22,9539    -5,8348
              -6,3802    10,7389
C            -25,1333    -8,0142
             -10,7389     6,3802

* La diferencia de medias es significativa al nivel 0,05.


COMPARISON OF THE SHEAR BOND STRENGTH OF CERAMIC COATING AND ZIRCONIA SURFACE WITH AND WITHOUT MODIFICATIONS

INTRODUCTION

Zirconium is a chemical element discovered in 1789 by Martin Klaproth. It is one of the transition metals; it is lighter than steel and easily reacts with oxygen forming zirconium dioxide (Zr[O.sub.2]) or zirconia. In addition, it is abundant in nature. It cannot be found as a free metal, but as part of numerous minerals such as zirconium silicate (ZrSi[O.sub.4]) and baddeleyite, or yttrium-stabilized zirconium dioxide (Y-TZP). The use of this material in dentistry started in 1990 with applications in orthodontics, braces, intra-radicular posts, and implants and, since about a decade ago, as a component of fixed crowns and prostheses with great clinical success. (1) This level of success results from its excellent physical-mechanical properties, high tenacity values, high hardness, resistance to wear, good frictional behavior, good electrical insulation, low thermal conductivity, and resistance to the corrosion of most acids and alkaline substances; in addition, its modulus of elasticity is similar to that of steel and its thermal expansion coefficient is similar to that of iron. (2) Due to these conditions, it is unique among oxide ceramics as it has the highest values of all dental ceramics and therefore has elicited a considerable amount of interest in the dental community. It allows achieving partially fixed prostheses in the posterior sector with a substantial reduction in core thickness. These capabilities make it very attractive in dental prosthetics, where strength and aesthetics are fundamental; the introduction of computer-aided manufacturing techniques has increased its use.

Zirconium crystals undergo crystallographic changes ranging from the melting temperature (4919 [degrees]F) to room temperature; these changes are: monoclinic phase (room temperature-2138[degrees]F), tetragonal phase (2138-4298[degrees]F), and cubic phase (over 4298[degrees]F). The transformation from tetragonal to monoclinic phase is accompanied by an increase in volume (4.5%), which is enough to cause a disastrous failure. This transformation is reversible and starts at 1742[degrees]F, approximately during cooling. By mixing pure zirconium with metal oxides, such as calcium oxide (CaO), magnesium oxide (MgO), yttrium oxide ([Y.sub.2][O.sub.3]), and cerium oxide (Ce[O.sub.3]), one may achieve stability of the tetragonal phase at room temperature, thus controlling the stress produced during transformation from tetragonal to monoclinic phase, interrupting crack formation and achieving high levels of hardness. Procedures such as grinding, sandblasting, heat treatment, or ceramic coating trigger the transformation from tetragonal (t) to monoclinic (m) phase, accompanied by a substantial increase in volume (~4.5%), which is enough to affect long-term stability and the success of this material, influencing sensibility and aging. Inside cracks, zirconium crystals transform themselves from tetragonal to monoclinic, increasing the volume that prevents cracks from expanding. The remarkable mechanical properties of zirconium are mainly due to its transformation from tetragonal to monoclinic phase, which is induced by the cooling rate and/or by external traumatic situations (such as impacts, wear, or polishing). (3, 4)

One of the main complications of zirconium structures nowadays is ceramic coating delamination; it has been shown that this failure originates at the interface between structure and coating material. An amount of 13-15% complication rate after 2 to 5 years has been reported. (5) The following factors have been identified as responsible for a decrease in bonding strength: tensions due to differences in the coefficients of thermal expansion (CTE) of zirconium and coating materials; low zirconium structure wettability; contraction of ceramic coating during the cooking process by thermal differences between it and the zirconium structure; a transformation phase of zirconium crystals in the interface due to thermal influences or loads; formation of failures during the manufacturing process; thickness of ceramic coating layer; the mechanical properties of each ceramic material; the structure's elastic modulus; direction, magnitude, and frequency of applied loads; size and location of occlusal contact areas; residual stress induced at the time of manufacturing; defects at the cement-restoration interface, and environmental factors. (6) Other causes of failure of the zirconium structure surface include type of ceramic coating and method of application. Some studies have compared the bonding strength of zirconium structure and ceramic coating, finding out that its values are lower than those of other allceramic systems, suggesting that zirconium structures with layers of ceramic coating are more susceptible to delamination during masticatory function. (7)

One of the critical aspects responsible for high failure rates is ceramic coating contraction during cooking due to thermal differences of ceramic and zirconium structure. During the cooking process, the ceramic is in its plastic state. The temperature interval that turns that ceramics from plastic to solid state occurs during cooling. This extrapolated temperature is defined as glass transition temperature. Stress in the ceramic coating is only possible below this temperature, i.e., in solid state. Therefore, another important aspect to take into account in stress formation besides the difference in thermal expansion coefficients is this change from glass transition temperature to room temperature. (5)

Several materials available in the market can be used to manufacture zirconium structures; despite sharing similar chemicals, these materials differ in manufacturing techniques, milling processes, and sintering temperatures, so it is recommended to perform different treatments on the structure surface. (8)

There are various techniques to reduce or avoid the delamination effect, including thermal control in terms of cooling or heating while the restoration is being performed, (9) intrinsic characteristic factors of the material, or those recommended by the manufacturer, such as coefficient of thermal expansion, (10) thermal conductivity, (9) or mechanical properties. (11) The appropriate selection of ceramic coating materials and zirconium structure plus proper surface treatment are extremely important to ensure that zirconium restorations are made according to the expected functional demands. (8) Management of zirconium surfaces is one of the most researched treatments in the literature to evaluate shear bond strength between zirconium and coating ceramic; the goal of this study is therefore to compare shear bond strength at the zirconium-ceramic coating interface by making changes in the zirconium surface by means of mechanical gridding using two different methods, and making comparisons with a zirconium surface with no modification.

MATERIALS AND METHODS

Preparation of samples

Eight pre-sintered yttrium-stabilized zirconium dioxide (Y-TZP) blocks by Ceramill Zi Blanks (Amann Girrbach GmbH Austria Koblach) measuring 40 x 20 x 16 mm were cut in halves with a diamond disc, resulting in 16 blocks of 20 x 20 x 16 mm; the cut surfaces were polished with sandpaper #400. 15 blocks were randomly picked and one was discarded. The 15 blocks were randomly sorted out into 3 groups with 5 samples each (ISO Standard 9693, 6872, and 11405): Group A was the control group, with no bonding surface treatment; Group B was subjected to modification at the surface bonding to the ceramic coating using a diagonal round HP-1 carbide bur, reference 14823 (SS White. Lakewood NJ, USA), grinding diagonally towards the far ends of each sample, as shown in figure 1, and Group C also underwent modification at the surface bonding to the ceramic coating using a quadrangular round HP-1 carbide bur, reference 14823 (SS White. Lakewood NJ, USA), as shown in figure 2. The samples were sintered in an oven (Ceramill Therm, series 20-901011. Amann Girrbach GmbH Koblach, Austria) following the manufacturer's recommendations, obtaining blocks with a final length of 18 x 18 x 14 mm after sintering.

Once the samples were sintered, they were rinsed with 70% alcohol under NEY ultrasound for 3 minutes. A brush was used to apply a thin smooth layer of liner (IPS e.max Zirliner, Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtenstein) on the bonding surface of zirconium blocks, which were cooked at 3200[degrees]F in an oven (Programat EP 300, series 200703. Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtenstein), according to the manufacturer's recommendations. Using the stratified technique, and mixing the powder/liquid of the D3 dentin shade nano-fluor-apatite ceramic coating (IPS e.max Ceram, Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtenstein) (Lot No. N51011), the ceramic was condensed layer to layer, making cubes with a silicone mold measuring 8 x 14 x 8 mm and removing excess moisture; each mold was removed and then cooked. Each layer of ceramic coating was taken to a furnace at 1382[degrees]F (Programat EP 300, series 200703. Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtenstein) and cooked following the manufacturer's recommendations.

Shear test

The samples were brought to a universal machine (Model 3366, Instron Corp., Norwood, MA, USA). They were fastened with clamps, positioning them in such a way that the cutting device was in contact with the interface of zirconium and ceramic coating. A load was applied on the axial axis of each block at a speed of 1 mm/min until fracture. The last load when the fracture occurred was recorded in Newton (N). Bond strength in MPa was calculated by dividing the load (N) at the time of fracture by bonding area, which was measured on each sample.

Description of the zirconium-ceramic coating interface

To view the interface, one sample from each group was sectioned and all fragments were observed in a scanning electron microscope (JSM-649OLV. JEOL. Japan).

Statistical analysis

A one-way analysis of variance (ANOVA) was conducted. Tukey's range test was used to compare the difference in results among the groups ([alpha] = 0.05). All statistical analyses were performed using the SPSS statistical software, version 18.0 (SPSS Inc, Chicago III).

RESULTS

Table 1 summarizes the lab results, showing the behavior of samples in terms of the shear bond strength (SBS) of ceramic coating and zirconium in the three experimental groups: Group A was the control group, where zirconium surfaces were not subjected to any alteration or modification, Group B samples had their surface of bonding to ceramic coating modified by grinding diagonally with a round bur towards the ends of each sample, and Group C also had modifications on surface of bonding to ceramic coating by grinding with a square-shaped round bur. The average SBS values were 20.2 MPa [+ or -] 6.8 MPa for Group A, 5.87 MPa [+ or -] 4.87 Mpa for Group B and 3.69 [+ or -] 2.68 MPa for Group C. The table also shows force in Newton and bonding area in square millimeters for each sample; SBS is obtained by dividing force by area in each group, and is expressed in Mpa. To evaluate data variability in each group, changes in coefficients of variation were analyzed, finding out that SBS variability in Group A was 33%, in Group B 82%, and in Group C 72%. This section shows the findings of this study through statistical analysis; it also shows the differences observed when comparing the behavior of the different zirconium surface treatments before shear testing.

Descriptive analysis

In accordance with the objectives of this study, all the obtained data were tabulated, analyzing SBS in the three groups by first using a normality test (Kolmogorov-Smirnov). Since this test yielded a p value greater than 0.05, the population was considered to be normal and this allowed applying a parametric ANOVA tests. To compare SBS among the three groups, a one-way ANOVA test was used; the results of this test showed differences in strength averages among the three groups, being higher in Group A, which was not grinded, and such differences were statistically significant rejecting the hypothesis of normality (p > 0.05). The p value showed that the hypothesis of equality in bond shear strength among the groups is rejectable.

Comparative analysis

The ANOVA test allowed concluding that the three groups are not equal in terms of SBS; therefore, additional tests were conducted in order to determine significant differences among the three groups, using the Tukey's range test to do this. The results are shown in table 2. Group A had significant differences with Group B (p = 0.002) and Group C (p = 0.001), but Groups B and C did not show significant differences (p = 0.780). The post-hoc Tukey's tests showed that the group that differs is Group A.

Multiple comparisons

Given the heterogeneity of variances among groups, the hypothesis of equality was validated by means of the non-parametric Tukey' test; the results suggest that there is statistically significant difference for SBS (p < 0.05).

Figures 3 to 8 show the zirconium-ceramic coating interface. These photographs were taken with a scanning electron microscope. Figures 3 and 4 show Group A, with no surface treatment. Figures 5 and 6 correspond to Group B, and figures 7 and 8 to Group C, with mechanical grinding. These last figures (5, 6, 7, and 8) show bubbles and lack of ceramic coating homogeneity in the cavities performed with mechanical grinding.

DISCUSSION

In recent years, research in dentistry has focused on new ceramic materials seeking to improve their mechanical properties, such as tenacity and bond strength to ceramic coating. (12) The strength of materials is studied in very different ways. The studies generally analyze loads or compression flexural forces (axial or angular) on three or four points, as well as bending, sliding, shearing, traction, and torsion forces. (13) The authors of the present study decided to analyze the shear test because it accurately reproduces many situations of the maxillarymandibular activity on dental restorations. This is why shear bond strength of zirconium and ceramic coating was measured according to ISO 9693. (14)

While some authors claim that the method for measuring bond strength is not consistent, (12) currently shear testing is defined as a tests in which two parts are bonded and then applied a load until separation occurs. Shear bond strength is calculated by dividing the maximum applied force by bonding area. This test is relatively quick and easy to make and produces fast results. However, some critical aspects should be considered when using an in vitro test to predict the clinical behavior of a material. First, in vitro findings cannot be directly extrapolated to clinical situations, and, secondly, the shear bond strength test has abundant variations. (15)

Most studies on shear bond strength between dental materials, especially on ceramic materials, show important variations regarding sample location and manufacture, as well as size. (13) In this study, and also in the study by Fischer et al in 2008, (10) shear bond strength tests were performed on zirconium blocs of certain size according to the measurement instrument used (Instron 3366). Clinically, most failures between zirconium and ceramics occur in the interface. This type of failure in the interface is one of the most commonly reported in the literature (16-19) and coincides with the type of adhesive failures found in this study. This interface is a vulnerable zone. According to Fischer et al, (10) these failures can occur because of stress in the bonding area due to a significant difference in coefficient of thermal expansion between both materials. Studies suggest that the coefficient of thermal expansion of the ceramic coating should be slightly lower (0.5 x [10.sup.-6]/K) than that of the structure, in order to reduce the slight residual compressive stress. (3, 11)

This study showed that using a bur to perform mechanical grinding on the zirconium surface significantly reduces shear bond strength to ceramic coating. Thus, these findings reject the null hypothesis, which suggests that performing retentions could improve bonding. This study also observed that lack of moisture on the zirconium surface can be one of the reasons for failure, agreeing with the study by Fischer et al in 2008. (10) Similarly, lack of moisture greatly increases liner thickness in the retention areas--as shown in the scanning electron microscopy photos--.

Both CTE and conductivity of ceramic coating and zirconium structure have an influence on the interface. It is worth noting that temperature affects bonding of both materials, since temperature changes affects one of the materials more than the other, depending on the coefficients of thermal expansion and conductivity, which can cause tensions between them and produce shearing, resulting in delamination. According to Guess et al in 2008, (9) controlling cooling temperature may reduce tensions within the interface, avoiding delamination. This condition is included in the manufacturer's instructions; material management is important, but it is the manufacturer who should make these changes, so one way to reduce those effects is handling the zirconium surface and having an exact knowledge of the blocs that are to be used, so that they are of a high quality. (20) However, in previous studies, such as the one by Von Steyern et al in 2005, (21) which analyzed microfractures and delamination of ceramic coating in zirconium structures, these facts are not only connected to weak bonding between zirconium and ceramic coating, but also to different structural ceramic coating characteristics in terms of composition, strength, CTE, and contraction by cooking. (10) On the other hand, the diverse characteristics of zirconium oxide materials, in terms of particle size, shape, composition, density, and hardness, (16) as well as temperature management while sintering and cooking the ceramic coating, may be related to these delamination processes. (20)

In order to improve bond strength between zirconium structure and coating material, some studies recommend sandblasting to achieve surface roughness in zirconium and create micro-retentions. (7, 10) However, it has also been found that sandblasting can trigger a transition from tetragonal to monoclinic phase, affecting the mechanical strength of zirconium and most likely the binding capacity of the coating material. (10, 11) This happens because the coefficient of thermal expansion of zirconium in monoclinic phase is 7.5 x [10.sup.-6]/K, significantly lower than that of zirconium in tetragonal phase, 10.8 x [10.sup.-6]/K. This creates a difference in coefficient of thermal expansion between zirconium and ceramic coating, producing tensions at the interface between these materials, which leads to fractures and ceramic delamination. It is very likely that the sandblasting effect, or a mechanical grinding like the one performed in this study, affect the mechanical strength of Y-TZP and the quality of bonding to ceramic coating. (10)

When comparing metal-ceramic and zirconiumceramic bonding, the latter was always lower, ranging from 21.9 to 31.0 MPa; (22-24) in fact, the shear bond strength values found in this study ranged from 0.66 to 30.36 MPa, which are similar to the studies conducted by Aboushelib in 2006 and 2008. (8, 16)

Once the blocs are ready to be bonded to the ceramic coating, the liner is applied to the zirconium surface with a brush. The purpose of this material is masking the white shade of zirconium and providing wettability to its surface. The chemical composition of liners varies depending on manufacturer, but their main component is Si[O.sub.2], which is the same as the ceramic coating. (19)

This study used mechanical grinding followed by liner application, as recommended by several manufacturers, and then ceramic application. The scanning electron microscope photos showed sectioned areas in the zirconium-ceramic coating interface, with abundant pore defects. This demonstrates that the liner did not produce excellent wettability or penetration on irregular surfaces, resulting in adhesive failure in all the samples that were modified with mechanical grinding. This may be compared to other studies, such as that by Fisher et al, (10) who also assessed shear bond strength of ceramic coating making changes in the zirconium surface. The authors conclude that the strong bonding of the ceramic coating to the polished zirconium surface suggests a stable chemical bonding of both materials, while a rough surface produced by sandblasting does not improve bonding strength.

In other studies, such as those by Aboushelib et al in 2006, Kim et al in 2007, and Studart et al in 2007, (16, 18, 19) liner application did not affect shear bond strength. They also observed adhesive interface failures, similar to the results of this study. The formation of porosity and microgaps on the interface is a factor that reduced bonding in the samples with mechanical retention, which is comparable with the findings by Guess in 2008, where such formation occurred as well. (9, 16, 25, 26) In a study by Kim et al in 2011, (18) the authors showed that liner application increases the chance of failure at the interface between ceramic coating and zirconium structure, and that sandblasting with aluminum oxide particles of 100 micrometers and a pressure of 0.4 MPa for 10 seconds can be more useful than applying a liner to increase bond strength. Their findings occurred in the control group, in which the surfaces were not treated, obtaining 32.08 MPa, while in samples with surface treatment with sandblasting the result was 36.63 MPa, with sandblasting and liner it was 30.51 MPa, and with liner only, 27.87 MPa. Contrary to the results of the present study, in groups B and C (where retentions were made), shear bond strength decreased compared with the control group (Group A), where surfaces were not prepared and only liner was applied, increasing bond strength in the interface. It is worth noting that this study used macro-grinding instead of micro-retentions as in the aforementioned study, which could have caused lack of wettability, allowing the liner to be deposited in these macro-retentions, resulting in low values.

Some studies conclude that sandblasting with [Al.sub.2][O.sub.3] produces mechanical grinding on the zirconium surface, improving bond strength to ceramic coating. (26, 27) Other studies, on the other hand, claim that sandblasting with [Al.sub.2][O.sub.3] does not alter the zirconium surface in In-Ceram Zirconio, although this sandblasting was performed with aluminum oxide of 50 qm in size at a pressure of 0.25 MPa. (11)

The findings of the present study, as well as those offered by other evidence, suggest the need for further studies on ways of obtaining optimal bonding between coating material and zirconium surface. Using smooth zirconium or macro- or microretentions with certain product, in addition to the use ofliner, opens expectations for future bonding of this complicated interface. Achieving a stable bonding involves not only physical-mechanical concepts, but also adequate knowledge of materials and proper handling of them. Manufacturers should do their job, and technicians and clinicians should understand theirs, in order to achieve functional and long-lasting restorations.

CONCLUSIONS

With the limitations of this study and its results, the following conclusions can be drawn:

* It is not necessary to prepare the zirconium surface with burs like the ones used in this study to improve bond strength to ceramic coating.

* Lack of wettability plays an important role in preparing zirconium surfaces with macroretentions, since the liner's surface tension may not be adequate on treated surfaces, decreasing bond strength between both materials.

* Using zirconium with no prior surface preparation, or preparing it with macroretentions, opens the expectations on the interface between these two materials, because it is a complex interface due to the characteristics of involved materials. Achieving stable bonding involves not only physical-mechanical concepts, but also an adequate knowledge of these materials and appropriate handling of them by technicians and clinicians.

SUGGESTIONS

* In light of the findings of the present study and those offered by other evidence, further research is needed in terms of the various ways of achieving optimal bonding between coating material and zirconium surface.

* Manufacturers must be at the forefront to improve techniques and manufacturing methods of their products in general, in particular those referred to in this study, supported by serious research. They must also provide technicians and dentists with training in proper management; in turn, the latter should know these products in order to achieve functional and long-lasting restorations.

CONFLICT OF INTERESTS

The authors state that they have no conflict of interests.

ACKNOWLEDGMENTS

To Oscar Pascuas, dental technician who prepared the samples for this study in the laboratory.

CORRESPONDING AUTHOR

Juliana Zuluaga Londono

jzuluagal@yahoo.com.ar

Cra. 36 # 3Bis-36, Edificio Santa Veronica, Apto. 203

Cali, Colombia

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JULIANA ZULUAGA [1], JOSE FERNANDO GIRALDO [2], HERNEY GARZON [3]

[1] DMD, Specialist in Biomaterials, Operative Dentistry, and Dental Esthetics, Universidad Santiago de Cali. Professor, School of Dentistry, Universidad del Valle. jzuluagal@yahoo.com.ar

[2] DMD, Specialist in Biomaterials, Operative Dentistry, and Dental Esthetics, Universidad Santiago de Cali. josefergiraldo@gmail.com

[3] DMD, Specialist in Oral Rehabilitation. Professor, School of Dentistry, Universidad del Valle. Head of the Specialization Program in Oral Rehabilitation, Universidad del Valle. herneygarzon@hotmail.com
Table 1. Summary of results

Groups    Force         Area            Bond         Media
           (N)      ([mm.sup.2])   strength (Mpa)

A1        3024         99.60            30.36       20.2689
A2        1607         107.95           14.89
A3        2423         111.76           21.68
A4        2184         102.50           21.31
A5        1437         109.62           13.11
B1        191.3        110.40           1.73        5.8745
B2         544         106.60           5.10
B3        1603         113.40           14.14
B4        310.3        106.25           2.92
B5         632         115.32           5.48
C1       411.20        142.20           2.89        3.6952
C2       776.90        150.73           5.15
C3       1197.90       159.58           7.51
C4       339.40        146.01           2.32
C5        89.05        148.72           0.60

Groups      Standard      Coefficient
            deviation     of variation

A1           6.80377      0.335675345
A2
A3
A4
A5
B1            4.8703      0.829057792
B2
B3
B4
B5
C1           2.68178      0.725746915
C2
C3
C4
C5

Table 2. Tukey's test results. Dependent variable: Shear Bond
Strength (SBS) (Mpa).

(I) Groups  (J) VAR        Mean         Typical   Sig.
               1      difference (I-J)   error

A              B       14.39439 (*)     3.20839   0.002
               C       16.57378 (*)     3.20839   0.001
B              A       -14.39439 (*)    3.20839   0.002
               C          2.17937       3.20839   0.780
C              A       -16.57376 (*)    3.20839   0.001
               B         -2.17937       3.20839   0.780

             Confidence interval 95%

(I) Groups   Upper      Lower
             limit      limit

A            5.8348    22.9539
             8.0142    25.1333
B           -22.9539   -5.8348
            -6.3802    10.7389
C           -25.1333   -8.0142
            -10.7389    6.3802

Mean difference is significant at 0.05.
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Author:Zuluaga, Juliana; Fernando Giraldo, Jose; Garzon, Herney
Publication:Revista Facultad de Odontologia
Article Type:Ensayo
Date:Jul 1, 2016
Words:10854
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