Propriedades mecânicas e biológicas dos alinhadores ortodônticos impressos de maneira direta em comparação com alinhadores termoformados - Parizotto, Julianna de Oliveira Lima [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023)
A demanda cada vez maior por uma ortodontia estética e discreta favoreceu o crescimento da indústria dos alinhadores. No entanto, o fluxo de trabalho atual para confecção dos alinhadores, por termoformação, envolve a impressão tridimensional (3D) de modelos, cuja quantidade varia de acordo com a complexidade do caso. Todas as estruturas impressas 3D com resinas fotopolimerizáveis tradicionais (material de insumo para maioria das impressoras 3D) não podem ser reprocessadas. Esta característica combinada com o aumento da impressão 3D em todas as áreas, gera um grande desperdício destes materiais não reprocessáveis, com sérias implicações ambientais. Com isto, a produção por impressão direta dos alinhadores parece uma alternativa promissora por tornar o fluxo de trabalho para confecção dos alinhadores mais eficiente e diminuir o impacto ambiental. O objetivo deste trabalho foi testar as propriedades mecânicas e biológicas dos materiais para confecção de alinhadores por impressão direta. A amostra foi dividida em Grupo Controle (Zendura, termoformado) e 4 grupos experimentais de diferentes resinas para impressão direta dos alinhadores (S1, S2, S3 e TC-85). Para os testes mecânicos foi realizado teste de flexão em três pontos para avaliação da curva tensão/deformação, carga máxima e resistência a flexão. Para os testes biológicos, foi avaliada a adesão de biofilme (Candida albicans e Streptococcus mutans, simples e mistos) por meio dos testes contagem de unidade formadora de colônias (UFC) e AlamarBlue® e citotoxicidade por meio do teste de proliferação celular AlamarBlue®. O teste de Shapiro-Wilk foi utilizado para avaliar a normalidade e o teste F para avaliar a homocedasticidade dos grupos. Para a avaliação das propriedades biológicas e mecânicas, foram realizados ANOVA two-way e pós teste de Tukey. Para o ensaio de citotoxicidade foi realizado o teste de Kruskal-Wallis seguido do pós-teste de Dunn. Os alinhadores impressos de maneira direta exibem curvas de tensão-deformação mais planas, indicando uma melhor faixa elástica em comparação com os alinhadores termoformados. Todas as resinas usadas para impressão 3D direta de alinhadores aumentaram de espessura após a impressão. Além disso, os alinhadores impressos mostram menos formação de biofilme com C. albicans e S. mutans. O tempo entre a impressão 3D direta do alinhador e seu uso é importante e aumenta a adesão do biofilme misto. Todos os grupos apresentaram citotoxicidade semelhante, dentro de limites clínicos aceitáveis.

The increasing demand for aesthetic and discreet orthodontics has favored the growth of the aligner industry. However, the current workflow for making aligners by thermoforming involves three-dimensional (3D) printing of models, the quantity of which varies according to the complexity of the case. All structures 3D printed with traditional light curing resins (input material for most 3D printers) cannot be reprocessed. This characteristic combined with the increase of 3D printing in all areas, generates a great waste of these non-reprocessable materials, with serious environmental implications. With this, direct printing production of aligners seems a promising alternative for making the workflow for making aligners more efficient and reducing the environmental impact. The objective of this work was to test the mechanical and biological properties of materials for making aligners by direct printing. The sample was divided into Control Group (Zendura, thermoformed) and 4 experimental groups of different resins for direct printing of aligners (S1, S2, S3 and TC-85). For the mechanical tests, a three-point bending test was performed to evaluate the stress/deformation curve, maximum load and rupture stress, and the indentation hardness test. For the biological tests, biofilm adhesion (Candida albicans and Streptococcus mutans, single and mixed) was evaluated using the colony forming unit count (CFU) and AlamarBlue® tests, and cytotoxicity using the AlamarBlue® cell proliferation test. The Shapiro-Wilk test was used to assess normality and the F test to assess the homoscedasticity of the groups. To evaluate the biological and mechanical properties, two-way ANOVA and Tukey's post test were performed. For the cytotoxicity assay, the Kruskal-Wallis test was performed followed by the Dunn post-test. Directly printed aligners exhibit flatter stress-strain curves, indicating a better elastic range compared to thermoformed aligners. All resins used for direct 3D printing of aligners increased in thickness after printing. Additionally, printed aligners show less biofilm formation with C. albicans and S. mutans. The time between direct 3D printing of the aligner and its use is important and increases the adhesion of the mixed biofilm. All groups showed similar cytotoxicity, within acceptable clinical limits.
Mechanical and biological properties of 3D printed orthodontic aligners compared to thermoformed aligners
Keywords: Aparelhos ortodônticos removíveis; Biofilmes; Estresse mecânico; Impressão tridimensional; Orthodontic appliances, removable; Biofilms; Stress, mechanical; Printing, three-dimensional