Original research
Comparative analysis of the wear of titanium/titanium and titanium/zirconia interfaces in implant/abutment assemblies after thermocycling and mechanical loading
Paulo J. Almeidaa,, , Cesar L. Silvaa, Jorge L. Alvesb, Filipe S. Silvac, Ramiro C. Martinsd, João Sampaio Fernandesa
a Faculty of Dental Medicine, University of Porto, Porto, Portugal
b Faculty of Engineering, University of Porto, Porto, Portugal
c Center for MicroElectroMechanical Systems-MEMS, Department of Mechanical Engineering, Minho University, Guimarães, Portugal
d INEGI, University of Porto, Porto, Portugal
Received 14 May 2016, Accepted 27 July 2016
Abstract
Objectives

Due to its hardness, zirconia abutments may damage the titanium of the implant's connection during its clinical use. This study aimed to assess the wear of the seating platforms of externally hexed titanium implants when connected to zirconia abutments comparing to titanium abutments, after thermocycling and mechanical loading (TCML).

Methods

Six BNT® S4 external connection implants (Phibo® Dental Solutions, Barcelona, Spain) were selected and divided into two groups (n=3): TiCE, screwed to titanium abutments and ZrCE, screwed to zirconia abutments. The samples underwent thermocycling (5000 cycles; 5–55°C) and mechanical loading (1.2×106 cycles; 88.8N; 4Hz). Before and after TCML, the seating platforms of the implants were analyzed by 3D profilometry in two areas to measure their topography based on the superficial analysis parameters (Sa and Sz) parameters, and were studied by scanning electron microscopy (SEM). Data were statistically analyzed by Mann–Whitney test (p<0.05).

Results

No statistically significant differences were observed in the Sa and Sz values between the implants at initial state and after TCML (p=0.573>0.05 and p=0.059). The abutment's material (titanium/zirconia) did not statistically significantly influence the Sa and Sz values after TCML (p=0.886>0.05 and p=0.200, respectively). However, the SEM analysis reveals a mild wear in some vertices of the hex when connected to zirconia abutments.

Conclusions

After simulating five years of clinical use, the externally hexed implants, analyzed by 3D profilometry, showed similar wear patterns in the corresponding seating platforms when connected to zirconia or titanium abutments. The SEM images showed zirconia particles being transferred to the implant, which requires further study.

Resumen
Objetivos

Devido á sua dureza, os pilares de zircónia podem provocar danos sobre o titânio da conexão do implante durante a utilização clínica. O presente trabalho pretendeu avaliar o desgaste das plataformas protéticas de implantes de titânio com conexão hexágono externo quando conectados com pilares de zircónia em comparação com pilares de titânio, após carga cíclica e termociclagem (TCML).

Métodos

Foram selecionados 6 implantes de conexão externa BNT® S4 Phibo® Dental Solutions (Barcelona, Espanha), que foram divididos em 2 grupos (n=3): TiCe aparafusados a pilares de titânio e ZrCe aparafusados a pilares de zircónio. As amostras foram submetidas a TCML (5.000 ciclos; 5–55°C) e carga cíclica (1,2×106 ciclos; 88,8N; 4Hz). Antes e após TCML, as plataformas de assentamento de conexão dos implantes foram sujeitas a análise por perfilometria 3D em 2 localizações para a medição da sua topografia com utilização dos parâmetros de análise superficial (Sa e Sz) e examinadas por microscopia eletrónica de varrimento(MEV). Análise estatística: Mann-Whitney test (p<0,05).

Resultados

Não se observaram diferenças estatisticamente significativas nos valores de Sa e de Sz entre os implantes no estado inicial e após TCML (p=0,573>0,05 e p=0,059). O material do pilar (titânio/zircónia) não exerceu influência estatisticamente significativa nos valores de Sa e Sz após TCML (teste U p=0,886>0,05 e p=0,200, respetivamente). No entanto, a análise por MEV revelou ligeiro desgaste em alguns vértices do hexágono quando conectados com pilares de zircónia.

Conclusões

Após uma simulação de 5 anos de utilização clínica, os implantes com hexágono externo, analisados por perfilometria 3D, apresentaram padrões de desgaste das plataformas de assentamento equivalentes quando conectados a pilares de zircónia ou de titânio. As imagens de MEV mostram a passagem de partículas de zircónia para o implante, aspeto que merece investigação suplementar.

Keywords
Dental implants, Zirconia abutments, Titanium abutments, Aging

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