Laser-texturing and traditional surface modification approaches to improve the adhesion of glass fiber-reinforced composite posts to endodontically treated teeth.

Abstract

The purpose of the present thesis was to perform an experimental evaluation of the synergistic effects of laser-texturing and different traditional surface modification approaches to improve the push-out bond strength of GFRC to resin cement. The experimental part of the study was performed using different types and combinations of surface treatments to GFRC. One hundred and ten freshly extracted mandibular single-rooted premolars were endodontically treated and groups of specimens were divided in groups of 10 according to the GFRC cementation after different surface treatments, as follows: silane-based conditioning (SIL); 9.7 % acid hydrofluoric-etching (HF); 35% H2O2 etching (H2O2); grit-blasting (GB); HF plus H2O2 etching (HF-H2O2); 6W Nd:YAG laser-texturing (L6W); 4.5W Nd:YAG laser-texturing (L4.5W); 3W Nd:YAG laser-texturing (L3W); 3W Nd:YAG plus H2O2 (L3WH2O2); 3W Nd:YAG plus SIL (L3WSIL); and no-treatment ( C ). GFRC posts were cemented into the tooth root canals using a dual-cured resin cement. Then, specimens were cross-sectioned and mechanically assessed by push-out bond strength tests. Specimens were inspected by optical microscopy and scanning electron microscopy. Data were analyzed using one-way analysis of variance/Tukey post hoc test (p<0.05). Surface analyses of the GFRC posts showed a rough and retentive morphological aspect with a removal of the outer epoxy matrix layer and exposure of glass fibers after laser-texturing, GB or etching under H2O2. The highest bond strength values at 21.89 Mpa was recorded for GFRC posts after laser-texturing on L3WSIL conditioning followed by the group etched with H2O2 (20.52 Mpa). The failure mode was characterized as cohesive and mixed pathways. The lowest bond strength values around 5 and 9 Mpa were recorded for untreated GFRC surfaces or specimens etched with HF, respectively, that was noticeable by adhesive failure pathways. The combination of acidic etching and silane conditioning with laser-texturing at medium intensity promoted an adequate surface modification of GFRC posts and increased adhesion to a resin-matrix cement. The fitting of the posts and small cement layer thickness are important for adequate retention. Such combination of physicochemical approaches can enhance the long-term mechanical behavior of the restorative interface at endodontically treated teeth. Combining traditional and novel physicochemical approaches can provide promising adhesion pathways for glass fiber-reinforced composite posts to resin-matrix cements. A high mechanical interlocking of the resin-matrix cements and stable retention of the teeth root intracanal posts can decrease the risks of clinical failures by fracture and detachment of the adhesive interface. The fitting of the endodontic post is also important to establish an adequate retention to the coronal restoration.

O objetivo da presente tese foi realizar uma avaliação experimental dos efeitos sinérgicos da modificação de superficie de espigões de fibra de vidro (GFRC) com recurso a laser Neodymium-doped Yttrium Aluminum Garnet (ND:YAG) e a combinação de tratamentos convencionais para aumento da resistência de união aos cimentos resinosos . Para o protocolo experimental deste estudo, utilizaram-se diferentes combinações de tratamentos de superfície sobre o GFRC. Cento e dez pré-molares uniradiculares inferiores recém-extraídos foram tratados endodonticamente e os grupos de espécimes foram divididos em grupos de 10 de acordo com o tipo de tratamento realizado: aplicação de silano (SIL); ácido hidrofluoridrico a 9,7% (HF); H2O2 a 35% (H2O2); jateamento Grit Blasting (GB); HF mais H2O2 a 35% (HF-H2O2); Texturização a laser Nd:YAG 6W (L6W); Nd:YAG 4,5W (L4,5W); Nd:YAG 3W (L3W); 3W Nd:YAG e H2O2 (L3WH2O2); 3W Nd:YAG e SIL (L3WSIL); sem tratamento (C). Os espigões GFRC foram cimentados com cimento de matriz resinosa dual e adesivo autocondicionante. As amostras foram seccionadas para realização de testes de resistência de união por push-out e inspecionados por microscopia óptica e microscopia eletrónica de varrimento. Para análise estatística utilizou-se a análise de variância unidirecional/teste post hoc de Tukey (p<0,05). As análises de superfície dos espiões GFRC mostraram um aspeto morfológico rugoso e retentivo com remoção da camada externa da matriz epóxi e exposição das fibras de vidro após texturização a laser, GB ou ataque químico sob H2O2. Os maiores valores de resistência de união, 21,89 MPa, foram registrados para espigões GFRC após texturização a laser 3W mais condicionamento de silano, seguido pelo grupo condicionado com H2O2 (20,52 MPa). O modo de fratura foi caracterizado como adesivo, coesivo e misto. Os valores mais baixos de resistência de união de 5 e 9 MPa foram registrados para superfícies de GFRC não tratadas ou amostras tratadas com HF, respetivamente. A combinação de condicionamento ácido ou condicionamento com silano com texturização a laser em média potência promoveu uma modificação adequada da superfície dos espigões GFRC e aumentou a adesão ao cimento. A adaptação dos espigões aos canais e a fina espessura de cimento são importantes para ocorrência de menos defeitos de cimentação. A combinação de abordagens físico-químicas pode melhorar o comportamento mecânico a longo prazo da interface restauradora e fornecer mecanismos de adesão promissores para este tipo de espigões. Uma alta retenção mecânica dos cimentos de matriz resinosa e dos espigões nas raízes dos dentes com elevada perda de estrutura pode diminuir os riscos de falhas clínicas por fratura da interface adesiva. A adaptação dos espigões é importante para estabelecer uma retenção adequada da restauração coronária.