Mechanical properties of orthodontic aligners and limitations of its clinical applicability A systematic review

Abstract

Introdução: Os alinhadores ortodônticos (AOs) foram introduzidos como uma alternativa inovadora aos aparelhos fixos, com vista a facilitar a inserção/remoção da cavidade oral, sem afetar a capacidade de mastigação e a estética dos pacientes. Objetivos: Fornecer uma descrição e comparação das propriedades mecânicas dos AOs e a sua influência no desempenho clínico.. Materiais e Métodos: Uma pesquisa bibliográfica , com o uso das palavras-chave “ortodontia” “alinhador” e “propriedades mecânicas” e os respetivos termos MeSH , para artigos publicados entre Janeiro de 2010 e Fevereiro de 2021 em inglês e português foi conduzida nas bases de dados: PubMed e Web of Science. Um total de 513 artigos foram encontrados, apenas 10 artigos foram considerados relevantes e incluídos. Resultados: As propriedades mecânicas permitem prever o comportamento do material durante a sua aplicação, contribuindo para a sua eficácia. O consenso entre os estudos é que o PET tem o módulo de elasticidade mais baixo, as amostras de TPU exibem o mais alto, PET-G dependendo de como é modificado tem um desempenho comparativamente médio ou similar. No que diz respeito ao stress, um estudo descobriu que a TPU tinha menos resistência e deforma-se plasticamente mais facilmente, em oposição a outros estudos, mas parece que o tamanho da amostra e a técnica de teste e o ambiente podem influenciar os resultados. Conclusão: Enquanto PET, PET-G e CP são mais baratos permitindo um tratamento mais acessível a custos, a TPU tem melhores propriedades mecânicas, tais como maior elasticidade, melhor resistência, ponto de rendimento, bem como melhores propriedades de relaxamento do stress. É importante conhecer as suas propriedades mecânicas, de forma a tirar o maior proveito da sua aplicabilidade clínica. A mistura de diferentes polímeros nem sempre termina numa fusão das suas propriedades.

Introduction: Orthodontic aligners (OAs) were introduced as an innovative alternative to fixed appliances, with a view to facilitating insertion/removal in the oral cavity, without affecting patients' chewing ability and aesthetics. It is important to know their mechanical properties in order to make the most of their clinical applicability. Objective: To provide description and comparison of the mechanical properties of OAs and their influence on performance. Material and Methods: A bibliographic search, with the use of the keywords: “orthodontics”, “aligner”, “ mechanical properties” and the respective MeSH terms, for articles published between January 2010 and February 2021 in English and Portuguese was conducted in the databases: PubMed and Web of Science. 511 articles were identified, only 9 articles were found relevant and included. Results: The mechanical properties allow the prediction of the materials’ behaviour during its application, contributing to its effectiveness. The consensus between studies is that PET has the lowest elasticity modulus, TPU samples exhibit the highest, PET-G depending on how it’s modified has a comparatively average or similar performance. With regards to stress, one study found TPU to have less resistance and to deform plastically easier, in opposition to other studies, but it seems that sample size and testing technique and environment can influence results. Conclusion: While PET, PET-G and CP are cheaper allowing more cost-accessible treatment, TPU has better mechanical properties such as higher elasticity, better strength, yield point as well as better stress relaxation properties. It is important to know their mechanical properties in order to make the most of their clinical applicability. Mixing different polymers doesn’t always end in a merge of their properties.