15
Summary Objective: The objective of our study was to investigate the corrosion resistance of orthodontic ligature cutters subjected separately to two different sterilization procedures, namely, autoclaving and chemical disinfection with main focus on the cutting section of each instrument. Materials and methods: Twenty-four ligature cutters were obtained from three different manufacturers: Hu-Friedy, ETM, and Nadir & Co. The study included a control group (G0) and four experimental groups (G1-4). G1 was subjected to 50 autoclave sterilization cycles. G2, G3, and G4 were subjected to 50 chemical disinfection cycles using, respectively, Peridiol E, Hexanios G + R, and Steranios 2%. Manufacturer recom- mendations were followed. The instruments’ blades were studied via SEM and X-ray microanalysis (EDX spectrum). Results: These cutters have inserts made from various resistant alloys. SEM micrographs revealed different forms of corrosion depending on whether autoclaving or chemical disinfectant sterilization procedures were used, and depending on the alloys present. Chemical disinfection is more aggressive than R esum e Objectif: L’objectif de notre etude est d’ etudier la r esistance a` la corrosion des pinces orthodontiques a` couper les ligatures soumises s epar ement a` deux proc ed es de st erilisation diff erents : l’autoclave et la d esinfection chimique. L’int er ^ et est port e a`la partie coupante des pinces. Mat eriels et m ethode:Vingt-quatre pinces coupantes a` liga- tures proviennent de trois fabricants diff erents (Hu Friedy, ETM et Nadir & Co.). L’ etude comprend un groupe t emoin (G0) et quatre groupes exp erimentaux (G1 a` G4). Le G1 est soumis a` 50 cycles de st erilisation a` l’autoclave et les G2, G3 et G4 sont soumis respectivement a` 50 cycles de d esinfection chimique (P eridiol E, Hexanios GR, St eranios 2 %) en respectant les recommandations des fabricants. L’ etude de la partie coupante se fait par des observations au MEB et par microanalyse aux rayons X (spectre EDX). R esultats : Les pinces etudi ees pr esentent des plaques rapport ees avec des alliages r esistants de nature diff erente. Les micrographies MEB objectivent des formes de corrosion vari ees en rapport avec les proc ed es de st erilisation a`l’au- toclave et de d esinfection chimique, et en rapport avec la Original article Article original Ó 2011 CEO Published by / E ´ dite ´ par Elsevier Masson SAS All rights reserved / Tous droits re ´serve ´s Effects of sterilization and disinfection procedures on the corrosion of orthodontic ligature cutters Effets des proc ed es de st erilisation et de d esinfection sur la corrosion des pinces orthodontiques a ` couper les ligatures Hicham BENYAHIA a,b,* , Nadia MERZOUK c , Mohamed EBN TOUHAMI b , Fatima ZAOUI a a Service d’orthodontie, facult e de m edecine dentaire, universit e Mohamed V Souissi Rabat, BP 6212, Rabat-Instituts, Madinat Al Irfane, Rabat, Morocco b Laboratoire d’ electrochimie de corrosion et environnement, facult e des sciences, universit e IbnTofail, K enitra, Morocco c Service de proth ese adjointe, facult e de m edecine dentaire, universit e Mohamed V Souissi Rabat, BP 6212, Rabat-Instituts, Madinat Al Irfane, Rabat, Morocco Available online: 12 January 2012 / Disponible en ligne : 12 janvier 2012 * Correspondence and reprints / Correspondance et tir es a ` part. e-mail address / Adresse e-mail : [email protected] (Hicham Benyahia) International Orthodontics 2012 ; 10 : 1-15 1 doi:10.1016/j.ortho.2011.12.007

Effets des procédés de stérilisation et de désinfection sur la corrosion des pinces orthodontiques à couper les ligatures

  • Upload
    fatima

  • View
    217

  • Download
    3

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Effets des procédés de stérilisation et de désinfection sur la corrosion des pinces orthodontiques à couper les ligatures

Original articleArticle original

� 2011 CEOPublished by / Edite par Elsevier Masson SAS

All rights reserved / Tous droits reserves

Effects of sterilization and disinfectionprocedures on the corrosion of orthodonticligature cutters

Effets des proc�ed�es de st�erilisation et ded�esinfection sur la corrosion des pincesorthodontiques a couper les ligatures

Hicham BENYAHIAa,b,*, Nadia MERZOUKc, Mohamed EBN TOUHAMIb,Fatima ZAOUIa

aService d’orthodontie, facult�e de m�edecine dentaire, universit�e Mohamed V Souissi Rabat,BP 6212, Rabat-Instituts, Madinat Al Irfane, Rabat, MoroccobLaboratoire d’�electrochimie de corrosion et environnement, facult�e des sciences, universit�eIbnTofail, K�enitra, MoroccocService de proth�ese adjointe, facult�e de m�edecine dentaire, universit�e Mohamed V SouissiRabat, BP 6212, Rabat-Instituts, Madinat Al Irfane, Rabat, Morocco

Available online: 12 January 2012 / Disponible en ligne : 12 janvier 2012

SummaryObjective: The objective of our study was to investigate thecorrosion resistance of orthodontic ligature cutters subjectedseparately to two different sterilization procedures, namely,autoclaving and chemical disinfection with main focus on thecutting section of each instrument.Materials and methods: Twenty-four ligature cutters wereobtained from three different manufacturers: Hu-Friedy,ETM, and Nadir & Co. The study included a control group(G0) and four experimental groups (G1-4). G1 was subjected to50 autoclave sterilization cycles. G2, G3, and G4 were subjectedto 50 chemical disinfection cycles using, respectively, PeridiolE, Hexanios G + R, and Steranios 2%. Manufacturer recom-mendations were followed. The instruments’ blades were studiedvia SEM and X-ray microanalysis (EDX spectrum).

Results: These cutters have inserts made from various resistantalloys. SEM micrographs revealed different forms of corrosiondepending on whether autoclaving or chemical disinfectantsterilization procedures were used, and depending on the alloyspresent. Chemical disinfection is more aggressive than

International Orthodontics 2012 ; 10 : 1-15doi:10.1016/j.ortho.2011.12.007

R�esum�e

Objectif: L’objectif de notre �etude est d’�etudier la r�esistancea la corrosion des pinces orthodontiques a couper les ligaturessoumises s�epar�ement a deux proc�ed�es de st�erilisationdiff�erents : l’autoclave et la d�esinfection chimique. L’int�eretest port�e a la partie coupante des pinces.Mat�eriels etm�ethode : Vingt-quatre pinces coupantes a liga-tures proviennent de trois fabricants diff�erents (Hu Friedy,ETM et Nadir & Co.). L’�etude comprend un groupe t�emoin(G0) et quatre groupes exp�erimentaux (G1 a G4). Le G1est soumis a 50 cycles de st�erilisation a l’autoclave et lesG2, G3 et G4 sont soumis respectivement a 50 cyclesde d�esinfection chimique (P�eridiol E, Hexanios GR,St�eranios 2 %) en respectant les recommandations desfabricants. L’�etude de la partie coupante se fait par desobservations au MEB et par microanalyse aux rayons X(spectre EDX).R�esultats : Les pinces �etudi�ees pr�esentent des plaquesrapport�ees avec des alliages r�esistants de nature diff�erente.Les micrographies MEB objectivent des formes de corrosionvari�ees en rapport avec les proc�ed�es de st�erilisation a l’au-toclave et de d�esinfection chimique, et en rapport avec la

*Correspondence and reprints / Correspondance et tir�es a part.

e-mail address / Adresse e-mail : [email protected] (Hicham Benyahia)

1

Page 2: Effets des procédés de stérilisation et de désinfection sur la corrosion des pinces orthodontiques à couper les ligatures

Hicham BENYAHIA et al.

autoclave sterilization, and is responsible for localized corrosionin the form of pitting. This is more detrimental to the lifespan oforthodontic cutters.

Conclusion: Sterilization/disinfection procedures should beadapted to the chemical profile of the metal alloys present.Recommendations for use published by instrument manufac-turers must be followed.� 2011 CEO. Published by Elsevier Masson SAS. All rightsreserved

Key-words

·Corrosion.

·Autoclave. ·Chemical disinfection. ·Orthodontic ligature cutters.

Introduction

The sterilization of cutters and other orthodontic instrumentsis essential to prevent the cross-transmission of pathogens, inparticular through saliva or blood contamination [1,2].

Of all dental practitioners, orthodontists present the secondhighest incidence of hepatitis B. Frequent accidental cuts andwounds appear to be the main cause of this. [1]

Unfortunately, metal instruments subjected to repeated ster-ilization cycles suffer serious damage as a result of corrosion.This deterioration affects several specific areas, namely thehinge, jaw section (blades/inserts), and solder joint [3].

Observation of cutters that have served in clinical practicereveals various stages and forms of corrosion, ranging from alackluster appearance caused by the formation of a surfaceoxide layer (general corrosion), to definitive loss of usethrough erosion of the blades (combination of localized corro-sion and physical fatigue).Localized corrosion is the most destructive. It damages one ormore specific areas rather than the entire surface of the instru-ment (general corrosion by slow uniform dissolution) [2,4].

Localized corrosion in aqueous environments is a complexphenomenon that is affected by multiple factors: (1) the com-position and properties of the metal or alloy; (2) the chemicalcomposition of the aqueous environment (saliva [5,6], disin-fectant bath, autoclave, chemiclave); (3) its physical and elec-trochemical properties as well (temperature, electrical

2

nature des alliages en pr�esence. La d�esinfection chimiqueest plus agressive que la st�erilisation a l’autoclave, et elleest responsable d’une corrosion localis�ee par piqurationsplus pr�ejudiciable pour la dur�ee de vie des pincesorthodontiques.Conclusion : Les proc�ed�es de st�erilisation/d�esinfection dev-raient s’adapter a la nature chimique des alliages m�etalliques.Les recommandations d’utilisation �emises par les fabricantsde pinces ne sont pas a ignorer.� 2011 CEO. Edite par Elsevier Masson SAS. Tous droitsreserves

Mots-cl�es

·Corrosion.

·Autoclave. ·D�esinfection chimique.

·Pinces orthodontiques.

Introduction

La st�erilisation des instruments et pinces orthodontiques estindispensable pour �eviter la transmission crois�ee des germespathog�enes, notamment par contamination salivaire ou san-guine [1,2].Les orthodontistes pr�esenteraient la deuxi�eme plus grandeincidence d’h�epatites B chez les praticiens dentistes. Les bles-sures et coupures accidentelles fr�equentes en seraient lacause principale. [1]Du fait de leurs fr�equents cycles de st�erilisation, ces instru-mentsm�etalliques vont subir progressivement des dommagesimportants sous l’effet de la corrosion. La d�egradationint�eresse plusieurs zones sp�ecifiques des pinces : charni�ere,partie coupante, plaquette ou partie travaillante, joint de sou-dure [3].L’observation des pinces usag�ees en pratique clinique montrediff�erents stades et formes de corrosion : du ternissement parformation d’une couche d’oxydes en surface (forme de corro-sion g�en�eralis�ee) a la perte d�efinitive de la pince par effrite-ment de la partie travaillante (association de la corrosionlocalis�ee et de la fatigue m�ecanique).La corrosion localis�ee est la forme la plus dangereuse ;le dommage produit atteint pr�ef�erentiellement une ouplusieurs zones sp�ecifiques, plutot que l’ensemble de lasurface (corrosion g�en�eralis�ee par dissolution lente et uni-forme) [2,4].La corrosion localis�ee en milieux aqueux est un ph�enom�enecomplexe qui d�epend de facteursm�etallurgiques (compositionet propri�et�es m�etallurgiques du m�etal ou de l’alliage), chimi-ques (composition du milieu : salive [5,6], bain d�esinfectant,autoclave, ch�emiclave), physiques (temp�erature et conduc-tivit�e �electrique de l’environnement) et �electrochimiques, ainsi

International Orthodontics 2012 ; 10 : 1-15

Page 3: Effets des procédés de stérilisation et de désinfection sur la corrosion des pinces orthodontiques à couper les ligatures

Effects of sterilization and disinfection procedures on the corrosion of orthodontic ligature cuttersEffets des proc�ed�es de st�erilisation et de d�esinfection sur la corrosion des pinces orthodontiques a couper les ligatures

conductivity); and finally (4) the presence/absence of protec-tive surface layers, whose characteristics (resistance, thick-ness, defects, bond strength) can have a major impact [2,4].In this last case, for example, any defect whatsoever in thechrome finish designed by the manufacturer to protect theunderlying alloy could constitute a prime target for localizedcorrosion.Because of their regular usefulness and high precision, liga-ture pliers (and certain other orthodontic cutters/pliers) areconstantly being upgraded with new alloys. They are oftenfitted with inserts and fitted platelets made from alloys thatare highly resistant to wear and corrosion [7].

Such instruments are indeed used to cut about a dozen braidedligatures per patient and per disinfection/sterilization cycle.General and/or localized corrosion is thought to be responsiblefor a loss in cutting efficacy due to deterioration of the blades.

The disadvantage of using hard-metal inserts in orthodonticcutters is that two different materials linked by a solder jointare simultaneously immersed in the same aqueous solution.The difference in potential between the two materials thusleads to electrolytic galvanic corrosion [2,3].

Moreover, the solder often consists of a nobler silver-copperalloy, making the potential difference disadvantageous to theinsert, which then undergoes galvanic corrosion whenimmersed in a solution.Numerous factors are involved in damage to orthodontic cut-ters and pliers [8].Notably, autoclave sterilization and chemical disinfection,which constitute the two basic stages of the sterilization cycleas recommended for the disinfection of medical devices [9]. Itis difficult though to say with certainty what role each plays inthe onset of corrosion [10].

The most frequent and most studied cause is the use ofautoclaving [11–15], which combines heat and humidity.The 2004 benchmark study by Wichelhaus et al. [3] essen-tially blames chemical disinfection for the onset of localizedcorrosion in the form of pitting, which is more detrimental toorthodontic cutters. Autoclave sterilization is accompaniedinstead by general corrosion, which is less problematic.

However, these articles do not specify the nature and compo-sition of the alloys studied. Such information is essential tounderstanding observed corrosion phenomena.The objective of our study was to investigate the corrosionresistance of orthodontic ligature cutters subjected separatelyto two different sterilization procedures, namely autoclavingand chemical disinfection. Our primary interest was theinstruments’ blades and the chemical composition of the alloyspresent.By separating autoclave sterilization from chemical disinfec-tion, we were able to identify the role played by each proce-dure in the corrosion process.

International Orthodontics 2012 ; 10 : 1-15

que de l’absence ou de la pr�esence de films superficiels deprotection dont les caract�eristiques (r�esistivit�e, �epaisseur,d�efauts, adh�erence) seront tr�es influentes [2,4].Pour le dernier cas, par exemple : tout d�efaut quelconque auniveau de la couche de chrome superficielle destin�ee selon lesfabricants a prot�eger l’alliage sous-jacent, constituerait un lieuprivil�egi�e de corrosion localis�ee.Certaines pinces orthodontiques notamment les pinces a cou-per les ligatures b�en�eficient de par leur int�eret en pratiqueorthodontique et leur finesse, d’une constante �evolution enmati�ere d’alliages et pr�esentent souvent au niveau de leurpartie travaillante des inserts ou plaques rapport�es en alliageshautement r�esistants a l’usure et a la corrosion [7].En effet, ces pinces sont destin�ees a couper une dizaine deligatures torsad�ees par patient et par cycle de d�esinfection/st�erilisation. La corrosion g�en�eralis�ee et/ou localis�ee seraitresponsable de la perte de l’efficacit�e de coupe pard�et�erioration de la partie coupante.L’inconv�enient d’utiliser un insert en m�etal dur dans les pincesorthodontiques est que les deux mat�eriaux diff�erents reli�espar un joint de soudure sont en contact dans une solutionaqueuse. Il y a donc une diff�erence de potentiel entre les deuxmat�eriaux qui initie la corrosion �electrolytique galvanique[2,3].Par ailleurs, le joint de soudure est souvent en alliage cuivreargent plus noble, ce qui produit une diff�erence de potentiel end�efaveur de l’insert qui subit une d�egradation en solution parcorrosion galvanique.Il y a de nombreux facteurs impliqu�es dans les dommagescaus�es aux pinces orthodontiques [8].Notamment, la st�erilisation a l’autoclave et la d�esinfectionchimique qui constituent les deux �etapes fondamentales ducycle de st�erilisation selon les recommandations en mati�erede d�esinfection des dispositifs m�edicaux [9]. Il est difficile, parailleurs, de pr�eciser la part de chacune des �etapes dans lasurvenue de la corrosion [10].La cause la plus fr�equente, et la plus �etudi�ee, est l’utilisationde l’autoclave [11–15], qui combine la chaleur avecl’humidit�e. L’�etude r�ef�erence de Wichelhaus et al. [3] incri-mine essentiellement la d�esinfection chimique dans la sur-venue de la corrosion localis�ee par piqures plus dommageablepour les pinces orthodontiques. La st�erilisation a l’autoclaves’accompagne plutot d’une corrosion g�en�eralis�ee moinspr�ejudiciable.Mais ces travaux ne pr�ecisent ni la nature ni la compositiondes alliages �etudi�es, ce qui serait un param�etre essentiel dansl’interpr�etation des ph�enom�enes de corrosion observ�es.L’objectif de notre �etude est d’�etudier la r�esistance a lacorrosion des pinces orthodontiques a couper les ligaturessoumises s�epar�ement a deux proc�ed�es de st�erilisationdiff�erents : l’autoclave et la d�esinfection chimique. L’int�eretest port�e a la partie coupante des pinces et a la compositionchimique des alliages en pr�esence.La s�eparation de la st�erilisation a l’autoclave et de lad�esinfection chimique permet de pr�eciser la part de chacunedans le processus de corrosion.

3

Page 4: Effets des procédés de stérilisation et de désinfection sur la corrosion des pinces orthodontiques à couper les ligatures

Hicham BENYAHIA et al.

Materials and methods

Materials

For the purposes of this study, we obtained 24 ligature cuttersfrom three different manufacturers:— HuFriedy�, ref. 678-107 (Chicago, USA);— ETM, ref. 800-1001 (Ormco, Glendora, CA, USA);

— Nadir & Co., ref. 115-0342 (Sialkot, Pakistan): half-pricefrom orthodontic supplier (manufacturer ISO and CE certifiedsince 2003).

Macroscopic examination revealed that all three cutters hadinserts soldered onto the cutting jaw.

The study included a control group (G0) and four experimentalgroups (G1–G4) (Table I). The control group consisted of threecutters, each randomly selected from the various batches.

These cutters were subjected to Scanning ElectronMicroscopy (SEM) and analyzed via EDX to determine theirchemical composition and the nature of the alloys from whichtheir blades were made. These micrographs were used as areference to detect changes in the blades after autoclave ster-ilization and chemical disinfection.

Experimental procedures

The details of the various sterilization and disinfection meth-ods used are summarized in Table I.The four experimental groups each included six cuttersselected at random from the three different batches (two cut-ters per manufacturer and per experimental procedure to ver-ify the reproducibility of results).

Table IDisinfection and sterilization procedures tested; inparentheses, the active principle and pH of each disinfectantsolution.

Groups/Groupes Test pro

G0 No steri

G1 Autocla

G2 PeridiolP�eridiol

G3 HexanioHexanio

G4 SteranioSt�eranio

4

Mat�eriels et m�ethodes

Mat�eriels

Pour cette �etude, 24 pinces coupantes a ligatures proviennentde trois fabricants diff�erents :— pince HuFriedy�, r�ef. : 678-107 (Chicago, �Etats-Unis) ;— pince ETM, r�ef. : 800-1001 (Ormco, Glendora, CA,�Etats-Unis) ;— pince Nadir & Co., r�ef. : 115-0342 (Sialkot, Pakistan) :pince amoiti�e prix chez le fournisseur orthodontique (fabricantr�epondant aux certifications ISO et a la norme CE depuis2003).Les trois pinces objectivent macroscopiquement l’existencede plaques rapport�ees et soud�ees au niveau de la partiecoupante.L’�etude comprend un groupe t�emoin (G0) et quatre groupesexp�erimentaux (G1 a G4) (Tableau I). Le groupe t�emoinconsiste en trois pinces choisies chacune au hasard a partirdes diff�erents lots de pinces.Ces pinces sont soumises aumicroscope �electronique a balay-age (MEB) et analys�ees au spectre EDX pour caract�eriser lacomposition chimique et la nature de l’alliage qui compose lesmors rapport�es de la partie coupante. Ces micrographies sontutilis�ees comme r�ef�erence pour d�etecter la pr�esence de chan-gements au niveau de la partie coupante de ces pinces apr�esst�erilisation a l’autoclave ou d�esinfection chimique.

Proc�edures exp�erimentales

Les d�etails des diff�erentes m�ethodes de st�erilisation ou ded�esinfection utilis�ees sont r�esum�es dans le Tableau I.Les quatre groupes exp�erimentaux comprennent chacun sixpinces choisies au hasard a partir des trois lots diff�erents(deux pinces par fabricant et par proc�ed�e exp�erimental pourv�erifier la reproductibilit�e des r�esultats).

Tableau IProc�edures exp�erimentales de d�esinfection et st�erilisation ;entre parenth�eses, le principe actif et le pH de la solutiond�esinfectante.

cedures/Proc�edures exp�erimentales

lization or disinfection/Pas de st�erilisation ou de d�esinfection

ve sterilization/St�erilisation a l’autoclave, 134 �C, 12 min

E 1% for 5 min (isopropylic alcohol, pH = 9.2–10.2)/E 1 % pendant 5 min (alcool isopropylique, pH = 9,2–10,2)

s G + R 0.5% for 15 min (polyhexanide, pH = 7 W 0.5)/s G + R 0,5 % pendant 15 min (polyhexanide, pH = 7 W 0,5)

s 2% for 20 min (glutaraldehyde, pH = 6 W 0.1)/s 2 % pendant 20 min (glutarald�ehyde, pH = 6 W 0,1)

International Orthodontics 2012 ; 10 : 1-15

Page 5: Effets des procédés de stérilisation et de désinfection sur la corrosion des pinces orthodontiques à couper les ligatures

Effects of sterilization and disinfection procedures on the corrosion of orthodontic ligature cuttersEffets des proc�ed�es de st�erilisation et de d�esinfection sur la corrosion des pinces orthodontiques a couper les ligatures

G1 was subjected to 50 autoclave sterilization cycles (Cisa�

series 640sv) on the “prion” setting: water steam with 18 min-utes holding time at 134 �C [9,10].G2, G3, and G4 were subjected to 50 chemical disinfectioncycles in accordance with manufacturer recommendations(Table I). Each disinfection cycle was followed by rinsing withdistilled water and drying with compressed air. Disinfectantsolutions were replaced after each cycle to avoid variations inconcentration.

SEM and EDX examination

The blades were studied using an SEM (Quanta 200 FEI�Scanning Electron Microscope) at 0, 10, 25, and 50 cycles.

X-ray microanalysis (EDX = energy-dispersive X-ray spec-troscopy), coupled with SEM, allowed us to determine theinitial chemical composition of the cutting inserts, as well asthe qualitative and quantitative chemical changes occurringon the surface from one sterilization/disinfection cycle toanother.

Results

Control group

High magnification SEM micrographs and the EDX spectrumof the blades are presented, respectively, in fig. 1 and Table II.

The Hu-Friedy cutter presents a homogeneous surface instainless steel highly reinforced with chrome (Cr > 17%)and molybdenum (Mo > 4%). These two elements improve,respectively, the steel’s corrosion resistance and hardness [2].

The ETM cutter shows a homogeneous surface (stainless steel)with inclusions consisting of various-sized grains of tungstencarbide surrounded by a cobalt matrix (WC/Co). Tungsten is avery hard metal used for its resistance to wear and abrasion [7].

[(Fig._1)TD$FIG]

Fig. 1: SEM micrographs of the blades: a: Hu-Friedy; b: ETM; c: NadirFig. 1 : Micrographies MEB au niveau de la partie coupante de la pince :

International Orthodontics 2012 ; 10 : 1-15

Le G1 est soumis a 50 cycles de st�erilisation a l’autoclave(Cisa� series 640sv) cycle « prion » : vapeur d’eau avec unpalier a 134 �C pendant 18 minutes [9,10].Les G2, G3 et G4 sont soumis a 50 cycles de d�esinfectionchimique en respectant les recommandations des fabricants(Tableau I). Chaque cycle de d�esinfection est suivi d’une �etapede rincage a l’eau distill�ee et d’un s�echage a l’air comprim�e.Les solutions de d�esinfection sont renouvel�ees apr�es chaquecycle, pour �eviter la variation de concentration.

�Etude au MEB et au spectre EDX

L’�etude de la partie coupante se fait par des observations auMEB (microscope �electronique a balayage Quanta 200 FEI�)a 0, 10, 25 et 50 cycles.La microanalyse au rayon X (spectre EDX : spectrom�etrie Xa dispersion d’�energie) coupl�ee au MEB, permet de caract�eri-ser la composition chimique initiale des mors rapport�es, ainsique les changements chimiques qualitatifs et quantitatifs ensurface survenus au fur et a mesure des cycles de st�erilisa-tion/d�esinfection.

R�esultats

Groupe t�emoin

Les micrographies MEB a fort grossissement et le spectreEDX de la partie coupante des pinces sont repr�esent�esrespectivement au niveau de la fig. 1 et du Tableau II.Pour la pince Hu-Friedy, on note la pr�esence d’une tramehomog�ene : c’est un acier inox fortement renforc�e en chrome(Cr > 17 %) et enmolybd�ene (Mo > 4 %). Ces deux �el�ementsam�eliorent respectivement la r�esistance a la corrosion et laduret�e de l’acier [2].Pour la pince ETM, on d�ecouvre une trame homog�ene (acierinox) avec des inclusions. Il s’agit de grains de carbure detungst�ene de diff�erentes tailles entour�es d’une matrice cobalt(WC-Co). Le tungst�ene est un m�etal tr�es dur utilis�e pour

& Co.a : Hu-Friedy ; b : ETM ; c : Nadir & Co.

5

Page 6: Effets des procédés de stérilisation et de désinfection sur la corrosion des pinces orthodontiques à couper les ligatures

Table IIQuantitative and qualitative surface chemical microanalysisvia EDX of alloys present in the blades of each cutter studied.

Tableau IIMicroanalyse chimique qualitative et quantitative de surface(spectre EDX) des alliages constituant la partie coupante despinces �etudi�ees.

Chemical elements/ �El�ements chimiques (%) Hu-Friedy ETM Nadir & Co.

Fe 68.14 49.83 –

C 8.04 13.52 11.80

Cr 17.33 3.56 –

Mo 4.09 – –

V 1.53 4.00 –

W – 16.37 75.39

Co – 6.32 9.16

O – 3.73 3.65

Hicham BENYAHIA et al.

The stainless steel is of lesser quality (Cr < 4%) which wouldexplain the use of a chrome finish to protect the entire instru-ment [2].The Nadir & Co. cutter shows a heterogeneous surface withcompacted grains of tungsten carbide (WC) held together by acobalt matrix (Co) [16]. The surface is irregular because somegrains are not covered by the matrix.

G1: autoclave sterilization

The stainless steel Hu-Friedy cutter showed no signs of cor-rosion, even after 50 cycles and at high magnification. The

Table IIIChanges in surface chemical microanalysis (EDX spectrum) ofalloys present in the blades of each cutter studied after 50autoclave sterilization cycles.

Chemical elements/�El�ements chimiques (%)

Hu-Friedy ET

Initial 50th autoclave cycle/50ecycle autoclave

Ini

Fe 68.14 68.37 49.

C 8.04 6.48 13.

Cr 17.33 18.18 3.

Mo 4.09 4.45 –

V 1.53 1.91 4.

W – – 16.

Co – – 6.

O – – 3.

6

r�esister a l’usure et a l’abrasion [7]. L’acier inox est de moindrequalit�e (Cr < 4 %). Ce qui expliquerait le recours a une couchede chrome en surface pour prot�eger l’ensemble de la pince [2].Pour la pince Nadir & Co., on distingue une trame h�et�erog�eneavec des grains compact�es de carbure de tungst�ene (WC)reli�es par une matrice cobalt (Co) [16]. L’�etat de surface estirr�egulier pr�esentant des grains non recouverts par la matrice.

G1 : st�erilisation a l’autoclave

La pince Hu-Friedy en acier inox n’objective pas de traces decorrosion, meme au 50e cycle et a fort grossissement. Le

Tableau IIIVariations de la microanalyse chimique de surface (spectreEDX) des alliages constituant la partie coupante des pinces�etudi�ees apr�es 50 cycles de st�erilisation a l’autoclave.

M Nadir & Co.

tial 50th autoclave cycle/50ecycle autoclave

Initial 50th autoclave cycle/50ecycle autoclave

83 47.30 – –

52 17.90 11.80 10.88

56 2.70 – –

– – –

00 1.93 – –

37 6.11 75.39 73.58

32 3.20 9.16 6.11

73 17.85 3.65 6.79

International Orthodontics 2012 ; 10 : 1-15

Page 7: Effets des procédés de stérilisation et de désinfection sur la corrosion des pinces orthodontiques à couper les ligatures

[(Fig._2)TD$FIG]

Fig. 2: Localized corrosion on the ETM cut-ters after 50 cycles of autoclave sterilization.Fig. 2 : Corrosion localis�ee au niveau de la

pince ETM apr�es 50 cycles de st�erilisation a

l’autoclave.

Effects of sterilization and disinfection procedures on the corrosion of orthodontic ligature cuttersEffets des proc�ed�es de st�erilisation et de d�esinfection sur la corrosion des pinces orthodontiques a couper les ligatures

EDX spectrum confirmed the absence of surface oxidation(Table III). The presence of oxygen in the EDX spectrumappears to confirm the presence of an oxide on the surface(chromium or ferrous oxide), i.e. surface corrosion [8].After 50 cycles, the ETM cutter displayed traces of localizedcorrosion with deterioration of the steel surface, releasinggrains of tungsten carbide (fig. 2). The EDX spectrum con-firmed the oxidation of the iron and the reduction of thetungsten.Autoclaving was especially aggressive on the Nadir & Co.cutter and on the tungsten carbide from cycle 25 on (fig. 3).The cobalt matrix itself oxidized and eroded, releasing a largenumber of tungsten carbide crystals [16].

[(Fig._3)TD$FIG]

Fig. 3: Deterioration of the blades of the Nadir &released after 25 autoclave sterilization cycles; bcycles.Fig. 3 : D�egradation de la partie coupante au nive

de st�erilisation a l’autoclave, lib�eration des cristaux

destruction de la partie coupante.

International Orthodontics 2012 ; 10 : 1-15

spectre EDX confirme l’absence d’oxydation de surface(Tableau III). La d�etection d’oxyg�ene par le spectre EDX con-firmerait la pr�esence d’un oxyde en surface (oxyde de chromeou oxyde de fer) synonyme d’une corrosion de surface [8].Au 50e cycle, la pince ETM objective des traces de corrosionlocalis�ee, avec d�egradation de la trame d’acier lib�erant lesgrains de carbure de tungst�ene (fig. 2) ; le spectre EDXconfirme l’oxydation du fer et la diminution du tungst�ene.

L’autoclave est particuli�erement agressif pour la pince Nadir &Co. et le carbure de tungst�ene, d�es le 25e cycle (fig. 3) ; c’estla matrice cobalt qui s’oxyde et s’effrite lib�erant un grandnombre de cristaux de carbure de tungst�ene [16].

Co. cutters: a: tungsten carbide crystals are: complete deterioration of the blades after 50

au de la pince Nadir & Co : a : apr�es 25 cycles

de carbure de tungst�ene ; b : apr�es 50 cycles,

7

Page 8: Effets des procédés de stérilisation et de désinfection sur la corrosion des pinces orthodontiques à couper les ligatures

Table IVChanges in surface chemical microanalysis (EDX spectrum) ofalloys present in the blades of each cutter studied after 50disinfection cycles with Peridiol E.

Tableau IVVariations de la microanalyse chimique de surface (spectreEDX) des alliages constituant la partie coupante des pinces�etudi�ees apr�es 50 cycles de d�esinfection au Peridiol E.

Chemical elements/�El�ements chimiques (%)

Hu-Friedy ETM Nadir & Co.

Initial 50th Peridiol E cycle/50ecycle P�eridiol E

Initial 50th Peridiol E cycle/50ecycle P�eridiol E

Initial 50th Peridiol E cycle/50ecycle P�eridiol E

Fe 68.14 67.87 49.83 47.56 – –

C 8.04 7.48 13.52 13.58 11.80 7.68

Cr 17.33 17.08 3.56 3.18 – –

Mo 4.09 4.45 – – – –

V 1.53 1.91 4.00 5.12 – –

W – – 16.37 17.37 75.39 79.29

Co – – 6.32 6.46 9.16 8.36

O – – 3.73 4.00 3.65 4.67

Hicham BENYAHIA et al.

G2: chemical disinfection with Peridiol E

At cycle 50, the Hu-Friedy cutter showed no traces of corro-sion on EDX or SEM read-outs (Table IV). The same can besaid of the ETM cutter.The Nadir & Co. cutter, however, showed minor surface dete-rioration affecting the cobalt matrix (fig. 4). The EDX spec-trum (Table IV), confirmed the reduction in surface cobalt

[(Fig._4)TD$FIG]

Fig. 4: SEM micrograpNadir & Co. cutter after 5cycles using Peridiol E.Fig. 4 : Micrographie ME

au niveau de la pince Nad

de d�esinfection chimique

8

G2 : d�esinfection chimique au P�eridiol E

Au 50e cycle, la pince Hu-Friedy n’objective pas de traces decorrosion sur les imagesMEB ni au spectre EDX (Tableau IV).Idem pour la pince ETM.En revanche, la pince Nadir & Co. montre une l�eg�ered�egradation de surface int�eressant la matrice cobalt (fig. 4).Le spectre EDX (Tableau IV) confirme la diminution du taux de

h of the blades of the0 chemical disinfection

B de la partie coupante

ir & Co. apr�es 50 cycles

au P�eridiol E.

International Orthodontics 2012 ; 10 : 1-15

Page 9: Effets des procédés de stérilisation et de désinfection sur la corrosion des pinces orthodontiques à couper les ligatures

Table VChanges in surface chemical microanalysis (EDX spectrum) ofalloys present in the blades of each cutter studied after 50disinfection cycles with Hexanios G + R.

Tableau VVariations de la microanalyse chimique de surface (spectreEDX) des alliages constituant la partie coupante des pinces�etudi�ees apr�es 50 cycles de d�esinfection a l’Hexanios G + R.

Chemical elements/�El�ements chimiques (%)

Hu-Friedy ETM Nadir & Co.

Initial 50th HexaniosG + R cycle/50ecycleHexanios G + R

Initial 50th HexaniosG + R cycle/50ecycleHexanios G + R

Initial 50th HexaniosG + R cycle/50ecycle HexaniosG + R

Fe 68.14 71.17 49.83 61.49 – –

C 8.04 6.70 13.52 5.14 11.80 6.68

Cr 17.33 15.54 3.56 1.35 – –

Mo 4.09 3.97 – – – –

V 1.53 1.91 4.00 – – –

W – – 16.37 – 75.39 85.30

Co – – 6.32 3.44 9.16 6.52

O – – 3.73 25.84 3.65 1.50

Effects of sterilization and disinfection procedures on the corrosion of orthodontic ligature cuttersEffets des proc�ed�es de st�erilisation et de d�esinfection sur la corrosion des pinces orthodontiques a couper les ligatures

levels and the increase in tungsten levels, leaving bare crys-tals on the surface.

G3: chemical disinfection with Hexanios G + R

The highly alloyed steel (Hu-Friedy) is also resistant toHexanios G + R and showed no traces of surface oxidation(Table V).This was not the case of the ETM cutter, which clearly exhib-ited pitting on its chrome finish with deterioration of the steelsurface around the grains and crystals of tungsten carbide(fig. 5). It showed cracking and splitting, which lead to therelease of crystals. The EDX spectrum allowed us to identifythe blackish surface layer as ferrous oxide (61.49% iron and25.84% oxygen).Hexanios G + R is naturally aggressive on tungsten carbideand damages the instrument’s blades. High magnificationshows tungsten carbide crystals released after oxidation andloss of the cobalt matrix (fig. 6). The EDX spectrum (Table V),confirmed a major increase in surface tungsten levels(> 85%).

G4: chemical disinfection with Steranios

At cycle 50, Steranios began to affect the reinforced steel (Hu-Friedy). Mild surface oxidation was revealed only on the EDXspectrum (Table VI), which presented traces of oxygen andhigher chromium levels (formation of a protective chromiumoxide surface layer)

International Orthodontics 2012 ; 10 : 1-15

cobalt en surface et l’augmentation du taux de tungst�ene enfaveur d’une d�enudation des cristaux en surface.

G3 : d�esinfection chimique a l’Hexanios G + R

L’acier fortement alli�e (Hu-Friedy) r�esiste �egalementa l’Hexanios G + R sans montrer de traces d’oxydation ensurface (Tableau V).Ce n’est pas le cas de la pince ETM, qui pr�esente des piqura-tions �evidentes au niveau de la couche chrom�ee avecd�egradation de la trame d’acier autour des grains et cristauxde carbure de tungst�ene (fig. 5). Elle pr�esente des craquelureset des fissurations qui lib�erent les cristaux. Le spectre EDXpr�ecise la nature de la couche noiratre form�ee en surface :oxyde de fer (61,49 % en fer et 25,84 % en oxyg�ene).L’Hexanios G + R est naturellement agressif pour le carburede tungst�ene avec d�egradation de la partie coupante. =A fortgrossissement, on voit les cristaux de carbure de tungst�enelib�er�es apr�es oxydation et perte de la matrice cobalt (fig. 6). Lespectre EDX (Tableau V) confirme l’augmentation importantedu taux de tungst�ene (> 85 %) en surface.

G4 : d�esinfection chimique au St�eranios

Au 50e cycle, le St�eranios commence a affecter l’acierrenforc�e (Hu-Friedy), on note la pr�esence d’une oxydationl�eg�ere de surface d�ecel�ee uniquement au spectre EDX(Tableau VI) par la pr�esence de traces d’oxyg�ene et l’augmen-tation du taux de chrome (formation d’un film protecteurd’oxyde de chrome en surface).

9

Page 10: Effets des procédés de stérilisation et de désinfection sur la corrosion des pinces orthodontiques à couper les ligatures

[(Fig._5)TD$FIG]

Fig. 5: a: localized pitting corrosion on the blades of the ETM cutter at cycle 50 (chemicaldisinfection with Hexanios G + R); b: pitting seen at high magnification. The darker surfacelayer is ferrous oxide.Fig. 5 : a : corrosion localis�ee par piqurations au niveau de la partie coupante de la pince ETM au

50e cycle de d�esinfection chimique a l’Hexanios G + R ; b : piqurations a fort grossissement,

oxyde de fer (couche noiratre) en surface.

Hicham BENYAHIA et al.

Significant pitting was observed on the blades of the ETMcutter (fig. 7), with cracking visible in the steel surface fromcycle 25 onward (fig. 7). The chrome finish was weakened inseveral locations.

Surface microanalysis via EDX (Table VI) showed oxidationand deterioration of the steel surface, with higher tungstenlevels and increasingly exposed tungsten grains.

The Nadir & Co. cutter was seriously affected by Steranios. Itssurface cobalt matrix was completely eliminated (Table VI),with tungsten carbide crystals exposed (fig. 8).

[(Fig._6)TD$FIG]

Fig. 6: DeteriorationNadir & Co. cutter adisinfection with HexaFig. 6 : D�egradation d

niveau de la pince Nad

d�esinfection chimique

10

Des piqurations importantes sont d�ecel�ees au niveau de lapartie coupante de la pince ETM (fig. 7), avec pr�esence decraquelures au niveau de la trame d’acier visibles d�es le25e cycle (fig. 7). La couche de chrome p�eriph�erique estfragilis�ee a plusieurs endroits.La microanalyse de surface EDX (Tableau VI) pr�ecise l’oxyda-tion et la d�egradation de la trame d’acier, avec augmentationdu taux de tungst�ene dont les grains se d�ecouvrent de plus enplus.La pince Nadir & Co. est tr�es affect�ee par le St�eranios : lamatrice cobalt en surface est totalement �elimin�ee (TableauVI), avec des cristaux de carbure de tungst�ene a nu (fig. 8).

of the blades of thet cycle 50 (chemicalnios G + R).e la partie coupante au

ir & Co. au 50e cycle de

a l’Hexanios G + R.

International Orthodontics 2012 ; 10 : 1-15

Page 11: Effets des procédés de stérilisation et de désinfection sur la corrosion des pinces orthodontiques à couper les ligatures

Table VIChanges in surface chemical microanalysis (EDX spectrum) ofalloys present in the blades of each cutter studied after 50disinfection cycles with Steranios 2%.

Tableau VIVariations de la microanalyse chimique de surface (spectreEDX) des alliages constituant la partie coupante des pinces�etudi�ees apr�es 50 cycles de d�esinfection au St�eranios 2 %.

Chemical elements/�El�ements chimiques (%)

Hu-Friedy ETM Nadir & Co.

Initial 50th Steranios cycle/50ecycle St�eranios

Initial 50th Steranios cycle/50ecycle St�eranios

Initial 50th Steranios cycle/50ecycle St�eranios

Fe 68.14 64.49 49.83 51.71 – –

C 8.04 7.46 13.52 – 11.80 20.44

Cr 17.33 18.57 3.56 1.35 – –

Mo 4.09 5.65 – – – –

V 1.53 2.05 4.00 6.78 – –

W – – 16.37 24.23 75.39 72.22

Co – – 6.32 4.88 9.16 0.70

O – 0.02 3.73 6.81 3.65 6.64

[(Fig._7)TD$FIG]

Fig. 7: a, b: localized pitting corrosion on the blades of the ETM cutter after 50 cycles ofchemical disinfection with Steranios.Fig. 7 : a, b : corrosion localis�ee par piqurations au niveau de la partie coupante de la pince ETM

apr�es 50 cycles de d�esinfection chimique au St�eranios.

Effects of sterilization and disinfection procedures on the corrosion of orthodontic ligature cuttersEffets des proc�ed�es de st�erilisation et de d�esinfection sur la corrosion des pinces orthodontiques a couper les ligatures

Discussion

This study compares the separate effects of autoclave sterili-zation and chemical disinfection on the corrosion resistance oforthodontic ligature cutters.

Few studies have sought to dissociate these two procedures[3,12,15].We focused on observing changes in the inserts and blades, asthese are highly important functional parts of the instrument.

International Orthodontics 2012 ; 10 : 1-15

Discussion

Dans cette �etude, on compare l’effet s�epar�e de la st�erilisationa l’autoclave et de la d�esinfection chimique sur la r�esistancea la corrosion des pinces orthodontiques a couper lesligatures.Peu d’�etudes se sont int�eress�ees a dissocier ces deuxproc�ed�es [3,12,15].Nous nous sommes focalis�es sur l’observation des change-ments au niveau de la plaque rapport�ee et de la partie cou-pante des pinces, du fait de l’int�eret majeur de cette partiedans la fonctionnalit�e d’une pince coupante.

11

Page 12: Effets des procédés de stérilisation et de désinfection sur la corrosion des pinces orthodontiques à couper les ligatures

[(Fig._8)TD$FIG]

Fig. 8: Complete deterioration of the cobaltmatrix on the blades of the Nadir & Co. cutterafter 50 cycles of chemical disinfection withSteranios.Fig. 8 : Destruction de la matrice cobalt au

niveau de la partie coupante de la pince

Nadir & Co. apr�es 50 cycles de d�esinfection

chimique au St�eranios.

Hicham BENYAHIA et al.

Hu-Friedy and ETM were chosen randomly from among themajor manufacturers of orthodontic cutters. We decided that itwould be interesting to compare them to a less popular cutter(Nadir & Co.). We selected three of the most widely useddisinfectants in orthodontic practice, each with a differentpH and active principle (Table I).SEMmicrographs (fig. 1) and EDX spectra (Table II) revealeda different wear-resistant alloy for each cutter:

— stainless steel reinforced with chromium and molybdenum(Hu-Friedy);— stainless steel reinforced with grains of tungsten carbide(ETM);— composite alloy of tungsten carbide with cobalt matrix(Nadir & Co.).The ETM cutter has a thin chrome finish, except on the sharp-ened edges.Various forms of corrosion could be observed on the inserts ofcutter subjected to sterilization/disinfection procedures overthe course of the experiment, as shown by SEM micrographs(figs. 2–8) and EDX spectra (Tables III–VI).

The Hu-Friedy cutter seemed very resistant to corrosion fromautoclaving and chemical disinfection. There were no visibletraces of general or localized corrosion after 50 sterilization/disinfection cycles. Some surface oxidation was observed onlyby the appearance of oxygen after 50 disinfection cycles withSteranios 2%.

The ETM cutter was more subject to localized pitting corrosionwith scattered deterioration of the stainless steel surface lead-ing to a release of tungsten carbide grains. This pitting was

12

Les pinces Hu-Friedy et ETM sont choisies au hasard parmiles fabricants majeurs de pinces orthodontiques. Et il nous asembl�e int�eressant de les comparer a une pince moins cot�ee(Nadir & Co.). Le choix des produits d�esinfectants parmi lesplus utilis�es en pratique odontologique s’est port�e sur troisprincipes actifs et trois pH diff�erents (Tableau I)Les micrographies MEB (fig. 1) et le spectre EDX (Tableau II)objectivent des alliages r�esistants a l’usure diff�erents pour lestrois pinces :— l’acier inox renforc�e en chrome et en molybd�ene (Hu-Friedy) ;— l’acier inox renforc�e avec des grains en carbure detungst�ene (ETM) ;— l’alliage composite de carbure de tungst�ene avec matricecobalt (Nadir & Co.).La pince coupante ETM est recouverte par une fine couche dechrome p�eriph�erique, sauf au niveau de la partie affut�ee.Diff�erentes formes de corrosion sont observ�ees au niveau dela plaque rapport�ee des pinces coupantes soumises auxproc�ed�es exp�erimentaux de st�erilisation/d�esinfection, commeen attestent les micrographies MEB (fig. 2–8) et le spectreEDX (Tableaux III–VI).La pince Hu-Friedy semble tr�es r�esistante a la corrosionsous autoclave et en pr�esence d’agents chimiques d�esin-fectants. Aucune trace de corrosion g�en�eralis�ee ou localis�een’est visible apr�es 50 cycles de st�erilisation/d�esinfection chi-mique. Seule l’apparition de l’oxyg�ene apr�es 50 cycles ded�esinfection au St�eranios a 2 %, t�emoigne d’une oxydationde surface.La pince ETM est plus sujette a une corrosion localis�ee parpiqures avec d�egradation par endroits de la trame d’acier inoxlib�erant les grains de carbure de tungst�ene. L’apparition de ces

International Orthodontics 2012 ; 10 : 1-15

Page 13: Effets des procédés de stérilisation et de désinfection sur la corrosion des pinces orthodontiques à couper les ligatures

Effects of sterilization and disinfection procedures on the corrosion of orthodontic ligature cuttersEffets des proc�ed�es de st�erilisation et de d�esinfection sur la corrosion des pinces orthodontiques a couper les ligatures

linked to both autoclave sterilization and chemical disinfec-tion, although the latter caused more significant damage.

The chrome finish was not resistant to chemical disinfectants(glutaraldehyde, polyhexanide). Peridiol E (isopropyl alco-hol), with a basic pH, did not appear to attack the ETM alloy.

The localized corrosion observed on the ETM alloy seemed tobe due to several factors, namely, the alloy’s heterogeneity,the stainless steel’s low chromium content, and the fragility ofthe chrome finish [2].

The Nadir & Co. cutter’s tungsten carbide + cobalt alloy wassensitive to all sterilization/disinfection procedures. Thecobalt matrix deteriorated rapidly after cycle 25, especiallyon the sharp edges of the blade. The tungsten carbide grainsand crystals gradually broke away from these edges, eventu-ally rendering the jaw ineffective for cutting.

As far as this phenomenon is concerned, we observed nodifference between autoclaving and chemical disinfection.In contrast, glutaraldehyde (Steranios 2%), with its acidicpH, was very aggressive on the cobalt matrix, which waseliminated across the entire surface.Our study shows that localized corrosion is the most damagingform of corrosion for the cutting sections of the cutters.Mechanical fatigue when cutting ligatures could exacerbatecorrosion.General surface corrosion is less damaging to the blades andprimarily affects the instrument’s appearance (polish) and thefunctioning of the hinge [3].A heterogeneous juxtaposition of alloys promotes corrosion ofthe less noble material which suffers electrochemical deteri-oration [2,4].It is therefore recommended to avoid placing cutters madefrom different alloys in the same chemical disinfectant bath.Doing so will result in galvanic corrosion affecting only theless noble alloy.

Nevertheless, galvanic corrosion is difficult to avoid given thata single cutter can be composed of different alloys, the leastnoble often being the hinge nut [2]. This could account forexcessive hinge friction and binding.

Disinfectants with neutral or basic pH appear to be lessaggressive on most commercial alloys [2].Cutters with a chrome finish should also be avoided. Theirunderlying substrate is generally of lesser quality.

Hu-Friedy cutters and any other cutters with highly alloyedstainless steel inserts are very corrosion-resistant, evenagainst chemical agents. It is thus possible to consider sub-jecting these instruments to cold chemical sterilization ordisinfection with no risk of pitting.

International Orthodontics 2012 ; 10 : 1-15

piqurations est en rapport aussi bien avec la st�erilisation a l’au-toclave qu’avec la d�esinfection chimique, bien que cette der-ni�ere pr�esente des d�egats plus importants.La couche de chrome p�eriph�erique ne r�esiste pas aux agentschimiques d�esinfectants (glutarald�ehyde, polyhexanide). LeP�eridiol E (alcool isopropylique) a pH alcalin ne semble pasagressif pour l’alliage ETM.La corrosion localis�ee dont souffre l’alliage ETM (pas devirgule) serait en rapport avec plusieurs param�etres :l’h�et�erog�en�eit�e de l’alliage, la faible teneur en chrome del’acier inox et la fragilit�e de la couche de chrome p�eriph�erique[2]Pour la pinceNadir &Co., l’alliage carbure de tungst�ene/cobaltest sensible a tous les proc�ed�es de st�erilisation/d�esinfection.La matrice cobalt se d�egrade rapidement d�es le 25e cyclenotamment au niveau des bords aigus de la partie coupante.Les grains et cristaux de carbure de tungst�ene se d�etachentprogressivement de ces bords, entraınant a la longuel’inefficacit�e de la partie coupante.Nous n’avons not�e aucune diff�erence a ce propos, entre last�erilisation a l’autoclave et la d�esinfection chimique. La glu-tarald�ehyde (St�eranios 2 %) a pH acide est en revanche tr�esagressive contre la matrice cobalt qui est �elimin�ee sur toute lasurface.Il ressort de cette �etude que la corrosion localis�ee est pluspr�ejudiciable pour la partie coupante des pinces. La fatiguem�ecanique concomitante a la coupe de ligatures pourraitaggraver le processus de corrosion.La corrosion g�en�eralis�ee de surface est moins pr�ejudiciablepour la partie coupante ; elle l’est surtout pour le glissementdes charni�eres et le poli de surface [3].L’h�et�erog�en�eit�e des alliages favorise le processus de corro-sion, et c’est le composant le moins noble �electrochimique-ment qui subit la d�egradation [2,4].Par analogie, il est recommand�e d’�eviter l’immersion depinces compos�ees d’alliages diff�erents dans un meme bainde d�esinfection chimique. Dans ce cas, l’attaque int�eres-sera exclusivement l’alliage le moins noble par corrosiongalvanique.Ce processus de corrosion galvanique est pourtant difficilea �eviter, lorsqu’on sait qu’une meme pince est constitu�eed’alliages diff�erents, et lemoins noble serait l’�ecrou de serrageau niveau de la charni�ere [2]. Cela expliquerait l’apparition desfrottements et le coincement au niveau des charni�eres.Par ailleurs, les d�esinfectants a pH neutre ou alcalin seraientmoins agressifs pour la plupart des alliages commerciaux [2].Il est �egalement recommand�e d’�eviter les pinces coupantesrecouvertes d’une couche de chrome p�eriph�erique.G�en�eralement, l’alliage sous-jacent est de moins bonnequalit�e.Les pinces Hu-Friedy ou toutes les autres pinces avec desplaques rapport�ees en acier inox fortement alli�e sont tr�esr�esistantes a la corrosion, meme en pr�esence d’agents chimi-ques. D’ou la possibilit�e d’envisager une d�esinfection ou unest�erilisation chimique a froid de ces pinces sans risque depiqurations.

13

Page 14: Effets des procédés de stérilisation et de désinfection sur la corrosion des pinces orthodontiques à couper les ligatures

Hicham BENYAHIA et al.

Further studies could provide yet more insight into the corro-sion of orthodontic cutters, especially as regards alloy com-position, galvanic corrosion, and disinfectant chemicalprofiles.

In the meantime, manufacturer recommendations must befollowed for the disinfection, drying, lubrication, packaging,sterilization, and storage of orthodontic cutters.

Conclusion

The Hu-Friedy, ETM, and Nadir & Co. cutters have differenttypes of wear-resistant alloys. Diverse forms of corrosion areobserved on the inserts of cutters subjected to autoclave ster-ilization and chemical disinfection procedures.

The Hu-Friedy cutters is very corrosion-resistant, unlike theETM which is more subject to localized corrosion, especiallywhen exposed to chemical disinfectants.

The Nadir & Co. cutter is vulnerable to all test procedures as aresult of a degree of fragility in its tungsten carbide + cobaltalloy.Chemical disinfection is more aggressive than autoclave ster-ilization and is responsible for localized corrosion in the formof pitting, which is more detrimental to the lifespan of ortho-dontic cutters. Sterilization/disinfection procedures should beadapted to the chemical profile of the metal alloys present.Recommendations for use published by instrument manufac-turers should not be ignored.

Disclosure of interest

The authors declare that they have no conflicts of interestconcerning this article.

AcknowledgementsWarm thanks to Drs Naoual Habbal, Mohamed Qaf, Amina ElBouami and Jamal Haimer for their substantial contribution tothis study.

References/R�ef�erences

1. Starnbach H, Biddle P. A pOrthod 1980;50:63–6.

2. Geissant V. La corrosion1996;30:223–34.

3. Wichelhaus A, Brauchle G, Mdifferent sterilization proced

14

A ce propos, des �etudes ult�erieures pourraient nous �eclaircirdavantage sur la corrosion des pinces orthodontiques,notamment en ce qui concerne la composition des alliages,la corrosion galvanique et la nature chimique des agentsd�esinfectants.En attendant, il faut respecter les recommandations desfabricants, en mati�ere de d�esinfection, s�echage, lubrification,conditionnement, st�erilisation et stockage des pincesorthodontiques.

Conclusion

Les pinces Hu-Friedy, ETM et Nadir & Co. objectivent desalliages r�esistants a l’usure de natures diff�erentes. Des formesdiverses de corrosion sont observ�ees au niveau de la plaquerapport�ee des pinces soumises aux proc�ed�es de st�erilisationa l’autoclave et de d�esinfection chimique.La pince Hu-Friedy est tr�es r�esistante a la corrosion, contrai-rement a la pince ETM qui est plus sujette a une corrosionlocalis�ee notamment en pr�esence d’agents chimiquesd�esinfectants.La pince Nadir & Co. est sensible a tous les proc�ed�es exp�eri-mentaux, en rapport avec une certaine fragilit�e de l’alliagecarbure de tungst�ene/cobalt.La d�esinfection chimique est plus agressive que la st�erilisationa l’autoclave, et elle est responsable d’une corrosion localis�eepar piqurations plus pr�ejudiciable pour la dur�ee de vie despinces orthodontiques. Les proc�ed�es de st�erilisation/d�esinfection devraient s’adapter a la nature chimique desalliages m�etalliques. Les recommandations d’utilisation�emises par les fabricants de pinces ne sont pas a ignorer.

D�eclaration d’int�erets

Les auteurs d�eclarent ne pas avoir de conflits d’int�erets enrelation avec cet article.

RemerciementsNous remercions chaleureusement les Drs Naoual Habbal,Mohamed Qaf, Amina El Bouami et Jamal Haimer pour leurcontribution effective dans la r�ealisation de cette �etude.

ragmatic approach to asepsis in the orthodontic office. Angle

et les pinces orthodontiques. Rev Orthop Dento Faciale

ertmann M, Sander FG. Corrosion of orthodontic pliers usingures. J Orofac Orthop 2004;65:501–11.

International Orthodontics 2012 ; 10 : 1-15

Page 15: Effets des procédés de stérilisation et de désinfection sur la corrosion des pinces orthodontiques à couper les ligatures

Effects of sterilization and disinfection procedures on the corrosion of orthodontic ligature cuttersEffets des proc�ed�es de st�erilisation et de d�esinfection sur la corrosion des pinces orthodontiques a couper les ligatures

4. Landolt D. Passivit�e des m�etdes m�etaux, �Ed. 2003. PreLausanne 2003.

5. Benyahia H, Ebntouhami Mfluoride and acid environme

6. Bahije L, Benyahia H, El Hbacteria: corrosion by Strept

7. Mizrahi E, Cleaton-Jones Pbeaks of orthodontic pliers.

8. Garrigue-Babinet A, Hilliardl’influence des �etapes de pPharm Hosp 2008;43(175):2

9. Guide de bonnes pratiquesen novembre 2005. Minist�ebonnes_pratiques_de_desin

10. George O, Benoıt F, Rapin Cpliers – A preliminary repor

11. Thompson RPJ, Bogues WHorthodontic instruments and

12. Jones ML. An initial assessmdisinfection regimes. Br J O

13. Mazzocchi Ar, Paganelli C,pliers. J Clin Orthod 1994;2

14. Jones ML, Pizarro K, Blundpliers. Eur J Orthod 1993;15

15. Yilmaz Y, Guler C. Evalucommercially made preform

16. Human AM, Exner HE. AMater Sci Eng 1996;A209(1

International Orthodontics 2012 ; 10 : 1-15

aux. In: Trait�e des mat�eriaux : corrosion et chimie de surfacessses polytechniques et universitaires romandes, CH-1015

, Forsal I, Zaoui F, Aalloula E. Corrosion resistance of NiTi innts. Int Orthod 2009;7(4):322–34.amzaoui S, et al. Behavior of NiTi in the presence of oralococcus mutans. Int Orthod 2011;9:110–9.E, Luyckz S, Fatti LP. The effect of ion implantation on theAm J Orthod Dentofacial Orthop 1991;99:513–9.F, Le Breton R, Domrault C, Olivier E, Grimandi G. �Etude der�e-traitement sur la corrosion des instruments de chirurgie.19–26.de d�esinfection des dispositifs m�edicaux 1998, mise a jourre de la Sant�e. http://www.sante.gouv.fr/IMG/pdf/Guide_de_fection_des_dispositifs_medicaux.pdf ., et al. Effect of surgical sterilization procedures on orthodontict. Eur Cells Mater 2005;10(Suppl. 4):13.JP. An investigation into methods used to clean and sterilizebands. Br J Orthod 1989;16:251–8.ent of the effect on orthodontic pliers of various sterilization/rthod 1989;16:251–8.Morandini C. Effects of 3 types of sterilization on orthodontic8:644–7.en R. The effect of routine steam autoclaving on orthodontic(4):281–90.ation of different sterilization and disinfection methods oned crowns. J Indian Soc Pedod Prev Dent 2008;26(4):162–7.electrochemical behaviour of tungsten-carbide hardmetals.):180–91.

15