Materiais inteligentes em aplicações ortodônticas: Nitinol

Abstract

O Nitinol®, acrónimo de Nickel Titanium Naval Ordnance Laboratory é uma liga equiatómica em Ni e Ti, sendo classificado como material inteligente (Smart Material) devido às propriedades de memória de forma e/ou superelasticidade.De entre as várias áreas de aplicação destas ligas, destaque-se a Medicina Dentária, em particular a Ortodontia. As maloclusões dentárias são tratadas clinicamente por recurso a aparelhos fixos, nos quais os fios ortodônticos são a solução da biomecânica sustentada. Os fios de Nitinol são ideais na fase inicial de tratamento, correspondente à fase ativa de nivelamento e alinhamento dentário, devido à sua baixa rigidez e elevada resiliência, sendo capazes de gerar cargas leves e contínuas durante longos períodos.O Nitinol® é universalmente reconhecido como material biocompatível. No entanto, essa propriedade pode ser comprometida pelo impacto, mais ou menos agressivo, das características da cavidade oral de cada paciente. A rutura da camada passiva de óxidos formada à superfície destas bioligas metálicas, permite a libertação de produtos de corrosão, podendo conduzir a reações alérgicas locais. De facto, o Ni, e os seus compostos, são considerados como carcinogénicos para humanos de acordo com a IARC, International Agency for Research on Cancer.Esta dissertação constitui uma revisão bibliográfica sobre as ligas NiTi ortodônticas. O tema, que inclui vários estudos científicos in vitro e in vivo, foi desenvolvido sob o ponto de vista do comportamento químico e mecânico do Nitinol®.Conclui-se, genericamente, que a resistência à corrosão parece estar comprometida pelas características térmicas, iónicas e biológicas da cavidade oral de cada paciente, bem como pela escovagem dentária, pelo uso de produtos dentífricos com flúor e ainda pelo pH salivar. Como consequência desta reação deletéria, o comportamento mecânico do Nitinol® evidencia alterações in vivo, confirmando as previsões laboratoriais in vitro.

Nitinol® is an acronym of Nickel Titanium Naval Ordnance Laboratory and characterizes a near equiatomic intermetallic of nickel and titanium, being classified as Smart Material due to its shape memory and/or superelasticity properties.Among the various application areas, the Dental Medicine stands out, in particular Orthodontics. Dental malocclusions are clinically treated by using fixed orthodontic appliances, in which Nitinol arcwires are the solution for the sustained biomechanics. In fact, Nitinol is ideal for the first stage of the orthodontic treatment, dental leveling and alignment, due to the low rigidity and high resilience, being able to apply light and continuous forces over long periods.Nitinol® is universally accepted as biocompatible material. Nevertheless, this property can be compromised by the impact, more or less aggressive, of each individual oral cavity patient's characteristics. The inevitable intraoral degradation occurs, by passive external layer disruption, leading to harmful metallic ions release into saliva. In fact, Ni and its compounds are considered to be carcinogenic to humans according to the IARC, International Agency for Research on Cancer.This manuscript focuses a bibliographic review on orthodontic NiTi alloys. The study approach was developed for both chemical and mechanical behaviour of the Nitinol® and includes several in vitro and in vivo research scientific works.There is a general consensus trend that the corrosion resistance is altered by thermal, ionic and biological characteristics of the oral environment. Also tooth brushing, fluoride toothpaste and acidic salivary have a negative impact on the chemical behaviour of Nitinol. As a consequence, the in vivo mechanical properties of Nitinol® changes during clinical treatment, in agreement with in vitro research studies predictions.