Morphological Properties and Frictional Resistance of Zirconia Brackets According to Yttria Proportions

Abstract

This in vitro study evaluated zirconia brackets for their manufacturing accuracy, morphological characteristics, and frictional resistance with orthodontic wires. Three experimental groups of zirconia brackets were fabricated using yttria-stabilized zirconia (YSZ) materials with different yttria proportions–3 mol% yttria (3Y-YSZ), 4 mol% yttria (4Y-YSZ), and 5 mol% yttria (5Y-YSZ) (Tosoh Ceramic, Japan). A polycrystalline alumina ceramic bracket (3M™ Clarity™ Advanced, MBT 0.022-inch slot) was employed as the control group. Morphological properties, including slot surface structure and dimensions, were examined using scanning electron microscopy and surface profiler analysis. Manufacturing accuracy was assessed with root mean square calculations of trueness and precision. Frictional resistance with the orthodontic wire was also measured. Zirconia brackets containing 3 to 5 mol% YSZ presented enhanced reliability in terms of dimensional accuracy. 3 mol% YSZ had the smoothest surface roughness the least frictional forces for all wire types tested. Therefore, it appears to have remarkable potential as an advanced material for fabricating orthodontic brackets. 이 연구에서는 지르코니아 브라켓의 제조상 정확도, 형태학적 특성 및 교정 와이어와의 마찰 저항을 평가하였다. 지르코니아 브라켓의 세 가지 실험 그룹은 서로 다른 이트리아 비율 (3 mol% 이트리아(3Y-YSZ), 4 mol% 이트리아(4Y-YSZ) 및 5 mol% 이트리아(5Y-YSZ))을 갖는 이트리아 안정화 지르코니아(YSZ) 재료를 사용하여 제작되었으며 (Tosoh Ceramic, 일본), 대조군으로는 다결정 알루미나 세라믹 브라켓 (3M™ Clarity™ Advanced, MBT 0.022인치 슬롯) 이 사용되었다. 슬롯 표면 구조 및 치수를 포함한 형태학적 특성은 주사 전자 현미경 및 표면 프로파일러 분석을 사용하여 조사되었다. 제조상 정확도는 진실성과 정밀도의 평균 제곱근 계산을 통해 평가하였다. 교정용 와이어의 마찰 저항도 측정하였다. 3~5mol% YSZ를 함유한 지르코니아 브라켓은 치수 정확도 측면에서 향상된 진실성을 나타냈다. 그 중 3mol% YSZ는 테스트된 모든 와이어 유형에 대해 가장 매끄러운 표면 거칠기와 가장 적은 마찰력을 가졌다. 따라서 3mol% YSZ는 치아교정용 브라켓 제작을 위한 첨단소재로서 놀라운 잠재력을 가지고 있는 것으로 보인다.