Le pouvoir du cuivre en orthodontie

Certains éléments chimiques spécifiques ajoutés à l’alliage nickel-titane peuvent modifier considérablement ses propriétés, et le cuivre, d’une manière spécifique, apporte une stabilisation de la température de transition comme l’un de ces avantages. C’est au milieu des années 90 que cette technologie a été introduite en orthodontie.
Lorsque nous parlons de températures de transition, nous devons nous rappeler les alliages à mémoire, sous forme de nickel-titane et de cuivre-nickel-titane, qui peuvent avoir deux présentations: austénitique et martensitique (Figure 1), en fonction de la température à laquelle ils se trouvent. .
Si l’alliage est sous forme austénitique, il sera plus rigide et avec une excellente capacité de reprise élastique de sa forme, sans déformation significative. S’il est en phase martensitique, il sera beaucoup plus souple, mais sujet à déformation et, souvent, incapable de retrouver sa forme initiale. Il existe des températures spécifiques pour chaque alliage, qui déterminent dans quelle phase sa structure sera, en fonction de la température de l’environnement.
Pour nous orthodontistes, la plus importante de ces températures est la température dite austénitique finale ou Af, car au-dessus de cela, tous les grains de l’alliage métallique seront dans leur phase austénitique.

Figure 1. Structure cryptographique d’un alliage nickel-titane.

Les températures de transition sont importantes car elles déterminent, entre autres, la tension nécessaire pour induire la superélasticité * dans les alliages à mémoire de forme. Pour que la superélasticité soit induite et que le fil, par conséquent, développe une force constante et retrouve sa forme initiale grâce à la mémoire de forme, il est nécessaire qu’il y ait des cristaux sous forme austénitique. Cependant, en orthodontie, il est idéal que tous les cristaux soient dans cette phase car une récupération élastique maximale est souhaitée, car nous voulons que toutes les dents soient parfaitement alignées. Ainsi, il est nécessaire de travailler avec ces fils au-dessus de leurs températures Af.
* Nous appelons la superélasticité la propriété qu’un fil doit libérer une force presque constante lors de sa désactivation, par le changement inverse de structure (de martensitique à austénitique) lorsque, par tension, nous avons précédemment induit la transformation de la phase austénitique en phase martensitique.
De plus, si la température ambiante est trop éloignée de Af, comme c’est le cas avec les fils de nickel-titane superélastiques (Af d’environ 10 ºC), le fil devient trop rigide et il faut beaucoup de tension pour induire la transformation des précoces organiser. (Figure 2) même si cela est réalisé, les forces seront trop élevées et les supports pourraient être libérés. La chose intéressante est que nous travaillons avec un fil dont la température Af est légèrement inférieure à la température de l’environnement dans lequel le fil sera utilisé.

Figure 2. A. Alignement effectué avec un fil de nivellement dans sa phase austénitique.

B. (0,016 ”) qui a été transformé en sa phase martensitique en raison de la grande déflexion.

Même cas lors du remplacement du fil rond utilisé par un fil rectangulaire.

OBS. Même avec des déflexions exagérées, comme celle de la photo, il est possible qu’un fil de nickel-titane superélastique à très basse température Af ne subisse pas suffisamment de transformation de phase pour qu’il devienne superélastique.

Comme l’appareil orthodontique fonctionne à une température de 37 ° C (température corporelle moyenne des humains), il est nécessaire que le fil de nickel-titane ou de cuivre-nickel-titane ait une température Af autour de 35 ° C. Ainsi, avec un minimum de tension, il est possible d’induire une superélasticité, et par conséquent, d’obtenir une excellente reprise élastique car le fil est désactivé grâce à sa mémoire de forme.
Cependant, il est très difficile de pouvoir contrôler et standardiser Af à 35 ° C lors de la fabrication de fils de nickel-titane sans l’ajout de l’élément en cuivre. Même en essayant de modifier la température Af de fils de nickel-titane superélastiques par traitement thermique, le résultat n’est pas normalisé. C’est pourquoi nous voyons sur le marché des fils «thermo-activés» avec l’Af le plus varié et qui ne fonctionnent pas comme cliniquement souhaité.
Dans une étude en cours en partenariat avec l’Université fédérale de Rio Grande do Norte (tableau I), la température austénitique finale de plusieurs alliages cuivre-nickel-titane disponibles sur le marché a été mesurée à l’aide d’une technologie appelée: calorimétrie différentielle à balayage. Les résultats préliminaires montrent que, parmi les marques testées, le fil de cuivre Flexy NiTi d’Orthometric a montré une température Af plus proche des 35 ° C souhaitées par les orthodontistes.

Tableau 1: Température austénitique finale de quatre marques commerciales de fils de cuivre-nickel-titane mesurée par calorimétrie différentielle à balayage. (Résultats préliminaires de la thèse d’Ariane Gonzaga, sous la direction du Prof. Dr. Sergei Caldas, UFRN).

UTILISATION DE FILS EN ALLIAGE CUIVRE-NICKEL-TITANE DANS L’ALIGNEMENT

Un fil de 0,016 po (Flexy NiTi Copper, Orthometric, Marília) peut être facilement utilisé dans les supports en saphir pour un alignement rapide sans utiliser de refroidissement pour engager l’appareil.
Figure 3. Fil de cuivre-nickel-titane de 0,016 ”, avec Af 35 ° C (Flexy NiTi Copper, Orthometric, Marília), utilisé pour l’alignement avec des supports en saphir (Iceram S, Orthometric, Marilia).

IMAGE A. Initiale.
IMAGE B. Alignement obtenu après 25 jours, permettant l’insertion d’un fil de cuivre Flexy NiTi 0,016 ”x 0,022”.

Cela peut être fait parce que la même transformation de phase qui se produit avec l’utilisation du refroidissement du fil se produit en appliquant une tension provoquée par la déviation du fil. Avec une température Af de 35 ° C, même de petites déviations peuvent induire une superélasticité. De même, une séquence d’arcs cuivre-nickel-titane, avec une température Af de 35 ° C, peut être utilisée du nivellement à l’étape de finalisation dans un traitement avec de grandes foules. L’augmentation de la taille des brackets esthétiques autoligaturants est compensée par les propriétés superélastiques de cet alliage métallique.

Graphique 4

Fil de cuivre-nickel-titane de 0,016 ”, avec un Af de 35 ° C (Flexy NiTi Copper, Orthometric, Marilia) étant utilisé pour l’alignement avec des brackets auto-ligaturants en céramique (Iceram SLB, Orthometric, Marilia). Même patient avec un fil de cuivre Flexy NiTi rectangulaire de 0,017 po x 0,025 po inséré dans l’arcade supérieure après 68 jours de traitement. Même patient avec des fils de cuivre Flexy NiTi de 0,019 « x 0,025 » et de 0,017 « x 0,025 » Flexy NiTi insérés après 90 jours dans les arcades supérieure et inférieure, respectivement.

Conclusion:
Afin d’obtenir le maximum d’avantages dans l’utilisation d’un fil d’alliage à mémoire de forme en orthodontie, il est intéressant que sa température Af soit d’environ 35 ° C, avec l’ajout de cuivre à l’alliage, cela peut être facilement réalisé. Cependant, tous les alliages disponibles sur le marché n’ont pas cette caractéristique, la marque Flexy NiTi Copper étant la plus proche de 35 ° C.

Bibliographie:
Otuka, K & Wayman, CM Shape Memory Materials. Cambridge University Press, Cambridge. 284 p., 1998.
Tonner, RI & Waters, NE. Les caractéristiques des fils NiTi superélastiques en flexion trois points. Partie I: L’effet de la température. Eur J Orthod., V.16, pp.409-419, 1994.

Auteur:
PROF. DR. RENATO PARSEKIAN MARTINS
– Master, Docteur et Post-Docteur en Orthodontie, UNESP – Araraquara
– Professeur collaborateur diplômé, Orthodontie, UNESP – Araraquara
– Doctorat en sandwich au Baylor College of Dentistry à Dallas, Texas
– Rédacteur associé de Revista Clínica de Ortodontia Dental Press
– Membre du comité de rédaction de plusieurs magazines nationaux et internationaux