Mesures de colorimétrie et de spectrophotométrie de différentes gouttières thermoplastiques d’alignement orthodontique avant et après l’exposition à différents substrats colorants et à des produits nettoyants

Abstract

INTRODUCTION: Les gouttières thermoplastiques orthodontiques doivent souvent être retirées par les patients avant de consommer des aliments ou des liquides autres que l’eau. Cette précaution évite notamment des changements de couleur au niveau du matériau les constituant. Des études antérieures ont concentré leurs recherches sur des changements de coloration chez des marques limitées d’aligneurs thermoplastiques en excluant certaines marques américaines populaires. OBJECTIFS: L’objectif principal de cette étude vise à évaluer la résistance au changement de teinte du polymère formant trois différentes marques d’aligneurs américaines. Un but secondaire est de comparer le pouvoir de retrait de taches de deux produits nettoyants conçus pour ces appareils amovibles. Un but tertiaire est d’évaluer le type de polymère qui constitue les surfaces interne et externe de chaque marque étudiée de gouttières. MATÉRIELS ET MÉTHODES : Les gouttières ont été exposées à l’un des divers liquides colorants de l’alimentation courante (thé, café, vin rouge et cola) ou à une solution de contrôle formée d’un gel de remplacement salivaire Biotène® Oral Balance. Les trois marques évaluées étaient Invisalign®, ClearCorrect® et Minor Tooth Movement®. Après leur immersion de douze heures ou de sept jours, les mêmes gouttières étaient nettoyées pendant quinze minutes avec soit les cristaux Invisalign®, soit le bain Cordless Sonic Cleaner combiné avec un comprimé Retainer Brite®. Les données de colorimétrie étaient obtenues à l’aide d’un numériseur calibré et du logiciel Adobe Photoshop® en utilisant l’espace chromatique CIELAB pour comparer les changements de coloration (E) entre les divers moments à l’étude. Les paramètres L*, a*, b* étaient mesurés au temps initial (T0), après douze heures d’immersion (T1), après sept heures d’exposition (T2) et après nettoyage (T3). Les deltas E étaient ensuite convertis en unités du National Bureau of Standards (NBS) pour faciliter l’interprétation clinique des données. Selon la section, les analyses statistiques employées (test de Levene, ANOVA, méthode de Brunner-Langer, test de Tukey ou test-t) permettaient d’évaluer les interactions entre les trois marques entre elles ou entre les marques et les nettoyeurs. Une valeur de p < 0,05 était considérée statistiquement significative. RÉSULTATS ET DISCUSSION: Les résultats suggèrent qu’une exposition de douze heures au café pour les aligneurs Invisalign® engendre un changement de couleur statistiquement significatif par rapport aux deux autres marques. Il en est de même pour une durée identique d’immersion dans le vin rouge ; les coquilles Invisalign® présentent un changement de teinte statistiquement significatif par rapport à ses compétiteurs. Après sept jours d’exposition au café ou au vin rouge, les coquilles de la marque Invisalign® ont aussi des changements de coloration statistiquement significatifs par rapport aux deux autres marques, mais plus prononcés qu’après douze heures. Le thé noir engendre des changements de couleur importants au niveau clinique chez les trois marques après sept jours d’exposition sous forme de taches extrinsèques. Les deux méthodes de nettoyage étudiées présentent un potentiel clinique de retrait de taches accru pour celles extrinsèques du thé noir par rapport aux taches intrinsèques des autres solutions étudiées. Les résultats par spectrophotométrie à lumière infrarouge démontrent des spectres similaires pour les surfaces interne et externe de chaque marque. Or, ce n’est pas le même polymère qui est employé par chaque compagnie. Des spectres ATR-FTIR d’un matériau à base de polyuréthane sont observés pour les marques Invisalign® et ClearCorrect®. Des spectres ATR-FTIR de matériau à base de polyéthylène téréphtalate glycolisé sont plutôt représentatifs de la marque Minor Tooth Movement®. CONCLUSION: Les aligneurs de la compagnie Invisalign® sont plus susceptibles de souffrir de pigmentation par le café et le vin rouge que les deux autres marques qui ont présenté une stabilité accrue de leur coloration au contact de ces solutions. Le thé a engendré des changements de couleur extrinsèques importants chez les trois marques étudiées.

INTRODUCTION: Manufacturers of orthodontic aligners suggest that users take off removable appliances every time they consume solid foods or any drink (except water). This is to avoid a color change within the clear thermoplastic material of which they are made. Prior studies have focused on a limited set of aligners, excluding some popular American brands on the market. OBJECTIVES: The main objective of this study is to evaluate the stain resistance of the polymer forming three different American aligner brands. A secondary aim is to evaluate the stain-removal potential of two cleaning techniques for these devices. A tertiary goal is to determine the type of polymer forming the internal and external surfaces of the studied brands of aligners. MATERIALS AND METHODS: The removable appliances were exposed to different staining agents common in a regular diet (coffee, red wine, black tea and cola) or to a control solution made of a Biotene® Oral Balance saliva replacement gel. The three brands evaluated were Invisalign®, ClearCorrect® and Minor Tooth Movement®. Following exposure, the same aligners were cleaned during fifteen minutes with either the Invisalign® cleaning crystals or the Cordless Sonic Cleaner combined with a Retainer Brite® tablet. Colorimetry data was acquired via a calibrated scanner and the Adobe Photoshop® software, using a CIELAB color space approach to compare color changes (E) in aligners exposed to various media. The CIE color parameters (L*, a*, b*) of each specimen were measured before immersion (T0), after a twelve-hour exposure (T1), after a seven-day exposure (T2) and after cleaning (T3). Those color differences were then converted into National Bureau of Standards (NBS) units to facilitate the clinical interpretation. Statistics methods (Levene’s test, ANOVA, Brunner-Langer model, Tukey’s range test and t-test) were used to identify interactions between the brands themselves or between the brands and the cleaning methods. A p value < 0.05 was considered statistically significant. RESULTS AND DISCUSSION: This study suggests that an exposure of twelve hours to instant coffee affects significantly the color of the Invisalign® aligners compared to the two other brands. A twelve-hour immersion into red wine also causes a statistically significant color change for the Invisalign® devices compared to their competitors. After seven days of exposure, a more conspicuous intrinsic color change is observed in the Invisalign® aligners exposed to instant coffee and red wine. In both media, the results are statistically significant for the Invisalign® appliances compared to the ClearCorrect® and the Minor Tooth Movement® aligners. The black tea creates an important extrinsic color change in the three brands after seven days. While normal exposure conditions would not typically consist of 12 h to 7 days of continuous exposure, these data indicate that repeated, cumulative exposure may be problematic. The two cleaning methods tend to show a better efficacy in removing extrinsic stains from black tea compared to intrinsic stains of other substrates. The infrared spectrophotometry confirms that the internal and external surfaces of each studied brand of aligners were made of the same polymer. ATR FTIR spectra of polyurethane-based material are observed for the Invisalign® and the ClearCorrect® devices. However, for the Minor Tooth Movement® aligners, the ATR FTIR analysis shows that the appliances are a polyethylene glycol terephthalate polyester. CONCLUSION: The Invisalign® aligners were more prone to pigmentation from coffee and red wine than the ClearCorrect® or the Minor Tooth Movement® devices. Black tea caused important extrinsic stains on the surface of the three tested brands.