Surface modification of lithium disilicate-reinforced glass ceramic or zirconia surfaces by laser irradiation to increase the adhesion to resin cements: an integrative review

Abstract

Purpose: The purpose of this study was to perform an integrative review on laser-texturing the inner surface of lithium disilicate-reinforced glass ceramic or zirconia to increase their bond strength to resin-matrix cements. Method: A bibliographic review was performed on PubMed using the following search terms: “zirconia” OR “lithium disilicate” AND “laser” AND “surface” OR “roughness” AND “resin cement”. Studies published in English language until June 30th, 2022 were selected regarding the purpose of this study. Results: A total of thirty seven studies were identified although ten studies were selected. Zirconia surfaces were significantly modified after laser irradiation resulting in macro-scale aligned retentive regions with depth values ranging from 50 up to 120 µm. Average roughness values of laser-treated zirconia with Er,Cr:YSGG laser (~ 0.83 µm) were quite similar when compared to grit-blasted zirconia surfaces (~ 0.9 µm) although roughness increased up to 2.4 µm depending on the laser type and parameters. Lithium disilicate-reinforced glass ceramics treated with Er:YAG revealed an average roughness of around 3.5 µm while surfaces treated with Nd:YAG revealed an average roughness of 2.69 µm that was quite similar to the roughness values recorded for etched surfaces (2.64 µm). The SBS values of zirconia surfaces treated on Nd:YVO4 laser were slightly higher (~ 33.5 MPa) than those recorded for grit-blasted zirconia surfaces (28 MPa). Laser-treated zirconia surfaces on CO2 laser revealed higher SBS values (18.1 ±0.8 MPa) than those (9.1 ±0.56 MPa) recorded for untreated zirconia surfaces. On lithium disilicate-reinforced glass ceramics, higher SBS values to resin-matrix cements were recorded for specimens treated with a combination of fractional CO2 laser irradiation and HF acid etching (~ 22-24 MPa) when compared with grit-blasted specimens (12.2 MPa). Another study revealed SBS values at around 27.5 MPa for Er:YAG-treated lithium disilicate-reinforced glass ceramics to resin-matrix cements. Conclusions: The laser irradiation at high power increase the roughness of the inner surface of lithium disilicate-reinforced glass ceramic or zirconia veneers and crowns leading to an enhanced bond strength to resin-matrix cements. Thus, the laser type and irradiation parameters can be adjusted to enhance the macro- and micro-scale retention of zirconia and glass-ceramics surfaces.

Objectivo: O objetivo deste estudo foi realizar uma revisão integrativa sobre texturização a laser da superfície interna de zircónia e vitrocerâmicas reforçada com dissilicato de lítio para aumentar a adesão a cimentos de matriz resinosa. Método: Uma revisão bibliográfica foi realizada no PubMed usando os seguintes termos de pesquisa: “zirconia” OR “lithium disilicate” AND “laser” AND “surface” OR “roughness” AND “resin cement”. Estudos publicados em língua inglesa até 30 de junho de 2022 foram selecionados tendo em vista objetivo deste estudo. Resultados: Um total de 37 estudos foram identificados embora 10 estudos foram selecionados. Superfícies de zircônia foram significativamente modificadas após a irradiação a laser, resultando em regiões retentivas alinhadas com valores de profundidade variando de 50 a 120 µm. Os valores médios de rugosidade da zircônia tratada com laser a Er,Cr:YSGG (~0,83 µm) foram bastante semelhantes quando comparados às superfícies de zircônia jateadas (~0,9 µm), embora a rugosidade foi registada em até 2,4 µm, dependendo do tipo dos parâmetros de laser. Vitrocerâmicas reforçadas com dissilicato de lítio tratadas com Er:YAG revelaram uma rugosidade média em torno de 3,5 µm, enquanto as superfícies tratadas com Nd:YAG revelaram uma rugosidade média de 2,69 µm, bastante semelhante aos valores de rugosidade registrados para superfícies condicionadas com HF (2,64 µm). Os valores de SBS de superfícies de zircônia tratadas com laser Nd:YVO4 foram ligeiramente maiores (~ 33,5 MPa) do que aqueles registrados para superfícies de zircônia jateadas (28 MPa). Superfícies de zircônia tratadas com laser CO2 revelaram valores de SBS mais altos (18,1 ±0,8 MPa) do que aqueles (9,1 ±0,56 MPa) registrados para superfícies de zircônia não tratadas. Em vitrocerâmicas reforçadas com dissilicato de lítio, valores mais altos de SBS para cimentos de matriz de resina foram registrados para espécimes tratadas com uma combinação de irradiação de laser de CO2 e condicionamento com HF (~ 22-24 MPa) quando comparados a espécimes jateadas (12,2 MPa). Outro estudo revelou valores de SBS em torno de 27,5 MPa para vitrocerâmicas reforçadas com dissilicato de lítio tratadas com Er:YAG para cimentos de matriz resinosa. Conclusões: A irradiação do laser em alta potência aumenta a rugosidade da superfície interna de restraurações indiretas de zircónia ou vitrocerâmicas reforçadas com dissilicato de lítio, o que resulta em uma maior adesão aos cimentos de matriz resinosa. O tipo de laser e os parâmetros de irradiação podem ser ajustados para melhorar a retenção em macro- e micro-escala de superfícies de zircônia e vitrocerâmica aos materiais de cimentação.