TEXTO DE BIOMATERIALES ODONTOLÓGICOS
AUTORES: DR. C. ASTORGA M. DR. M. BADER M. DR. R. BAEZA W. DR. M. EHRMANTRAUT N. DRA. C. RIBERA M. DR. J. VERGARA B.
PRIMERA EDICIÓN 2004.
PDF processed with CutePDF evaluation edition www.CutePDF.com
2
3
INDICE Prólogo......................................................................................................... .5 1. Introducción al estudio de los Biomateriales de uso Odontológico.......................................................................................... .9 2. Antroposistema Odontológico..............................................................21 3. Propiedades Biológicas de los Biomateriales de uso Odontológico..33 4. Propiedades Físicas de los Biomateriales de uso Odontológico….....49 5. Propiedades Mecánicas de los Biomateriales de uso Odontológico......................................................................................... 63 6. Fenómenos de Superficie y Adhesión en Odontología........................................................................................... 75 7. Mecánica de Corte, Abrasión y Pulido aplicada a la Odontología............................................................................................ 7 8. Introducción al estudio de los Materiales de origen Cerámico..............................................................................................1 17
4
9. Yesos de uso Odontológico................................................................127 10. Materiales Refractarios de uso en Odontología................................141 11. Generalidades sobre Cementos Odontológicos.....................................................................................15 1 12. Sistemas de Protección Pulpodentinaria y Cementos de Baja Resistencia...........................................................................................1 61 13. Cementos de Fosfato de Zinc...........................................................179 15. Cementos Polialquenoicos................................................................187
5
PRÓLOGO Durante su ejercicio Profesional, constantemente el Odontólogo deberá enfrentar el desafío de dar una adecuada solución a los requerimientos de sus Pacientes afectados por las distintas enfermedades que pueden manifestarse en el territorio craneo-cérvicomáxilo-facial. Dentro de estas enfermedades, las de mayor prevalencia en nuestra Población son la Caries y la Enfermedad Periodontal, que se manifiestan sobre los dientes y sus tejidos de soporte y protección. Ambas, de una u otra manera pueden llegar a provocar la pérdida de tejidos nobles, afectando así la permanencia de las piezas dentarias en boca. En el caso de las Caries, ella se desarrolla sobre los tejidos duros de las piezas dentarias, provocando un deterioro que si no es detectado
6
oportunamente, se hará irreversible desde el punto de vista de su auto reparación, es decir, la remineralización de los tejidos afectados. Cuando así ocurre, su vía de tratamiento debe ser necesariamente quirúrgica, eliminando mecánicamente los tejidos irreversiblemente dañados y adoptando las medidas necesarias para que los tejidos remanentes permanezcan sanos. Sin embargo, esto dejará una secuela de la enfermedad sobre la pieza dañada, que se manifiesta por una cavitación o pérdida de estructuras de mayor o menor envergadura según haya sido la severidad de la lesión, secuela que será necesario reparar para permitir que dicha pieza recupere su morfología, y a través de ella, su función y su estética (según las espectativas del Paciente), además de preservar también así la salud y el equilibrio del ecosistema bucal. Por otra parte, ya sea porque la Caries a alcanzado un grado de desarrollo que hace imposible su tratamiento conservador, o porque la Enfermedad Periodontal ha llevado a una gran destrucción de los tejidos de sostén, se puede llegar a la pérdida de las piezas dentarias, lo que implicará procesos mas complejos para la rehabilitación del Paciente. En cualquiera de estas instancias, será necesario recurrir a elementos que nos permitan de una u otra manera simular las características de las estructuras perdidas y así poder entonces reemplazarlas en forma artificial. Estos son los denominados Biomateriales de uso Odontológico, cada uno de los cuales ha sido especialmente diseñado para cumplir determinadas funciones dentro de los procedimientos necesarios para la rehabilitación del Paciente. Dado que el uso de estos Biomateriales es imprescindible en nuestra práctica clínica, y además por su influencia muchas veces determinante en el éxito o fracaso del tratamiento, un acabado conocimiento de ellos permitirá al Profesional discriminar entre las diferentes alternativas disponibles en el mercado y seleccionar la mas adecuada para las condiciones específicas de cada caso en particular. De allí entonces que, durante su formación, el futuro Odontólogo deba ir adquiriendo todos los conocimientos necesarios sobre las
7
características y propiedades de los Biomateriales de uso Odontológico, sus indicaciones, sus limitaciones, sus ventajas y desventajas, la forma de obtener su mejor rendimiento, para así desarrollar un criterio de selección. Dentro de este contexto, si bien es muy importante el conocimiento de cada tipo de material en particular, es necesario tener presente que el acelerado desarrollo de la Ciencia en la actualidad, también tiene un efecto significativo en la permanencia o vigencia de las actuales alternativas disponibles, produciéndose cambios estructurales importantes en los Biomateriales disponibles o lisa y llanamente, desarrollando otros nuevos, que pretenden una mejor solución a cada uno de los problemas por resolver, o adecuándose en mejor forma a las necesidades terapéuticas del Odontólogo. Esto necesariamente crea la necesidad de un continuo reciclaje del Profesional, para ir complementando sus conocimientos y Experiencia clínica , con los nuevos conceptos que se hayan desarrollado a través del tiempo. De allí entonces que algunos contenidos elaborados a través de un texto para el estudio de los Biomateriales, puedan quedar rápidamente obsoletos o ser cuestionados en un lapso de tiempo relativamente breve. Sin embargo, existen algunos aspectos sobre los cuales estos cambios tan acelerados tienen un impacto menor y por lo tanto son mas imperecederos a través del tiempo. Estos se refieren a algunos aspectos, muchas veces fundamentales de los Biomateriales, sobre los cuales la incidencia del desarrollo Científico es menor, o quizás, dicho de otra manera, constituyen la base sobre la cual se estructurarán las nuevas alternativas que se incorporarán a nuestro arsenal terapéutico. Ello implica entonces que teniendo un buen dominio de estos temas básicos, se facilitará la mejor comprensión o asimilación de las nuevas formas de Biomateriales desarrolladas, permitiéndole así al Odontólogo una mayor vigencia y facilidad para adaptarse a ellos, adoptándolos y obteniendo de ellos el provecho esperado en relación al resultado de sus tratamientos. Basados en esto, es que nuestro equipo Académico acometió el desafío de estructurar un Texto base que permitiera al Estudiante de
8
Odontología introducirse al estudio de los Biomateriales, o al Profesional en ejercicio que así lo requiera, encontrar la información deseada, analizando en él los aspectos mas fundamentales y relevantes, aquellos cuya vigencia tendrá una larga permanencia a través del tiempo, y que basados en ellas, les puedan servir de base para posteriormente evaluar las características de los nuevos materiales que se puedan haber desarrollado, y así asumir con un conocimiento significativo, la decisión de adoptarlos o no, y en caso de hacerlo, sacar el mejor provecho de ellos. Dentro de estos aspectos de mayor relevancia, indudablemente que el estudio y análisis de las Propiedades Generales de los Biomateriales, y la forma de como interactúan con el medio Biológico, así como también su comportamiento frente a los requerimientos a que serán sometidos, juega un rol preponderante. Por este motivo es que este primer esfuerzo haya sido dedicado para presentar en forma sucinta, clara y didáctica, un enfoque de lo que son las Propiedades Generales de los Biomateriales, haciendo hincapié en sus propiedades Biológicas, físicas, mecánicas y Químicas. Pero como estas propiedades se dan en relación con el medio en el cual van a tener que cumplir su función, también se hace un análisis acerca del Ecosistema Bucal, el Antroposistema Odontológico y los Fenómenos de Superficie. Por otro lado, también se hace hincapié en la importancia de las Normas para regular el uso de los insumos Odontológicos, como una forma de asegurar al Profesional su calidad y para protección del Paciente. Como último aspecto, se desarrollan también algunos principios que se aplican para los elementos usados en los procedimientos clínicos operatorios, ya sea para la preparación biomecánica de los tejidos dañados por las enfermedades que se manifiestan en ellos, o en la preparación y término de los elementos a utilizar para su reemplazo, a través de los principios de la mecánica de corte, las formas de abrasión y las técnicas de pulido. Esperamos que el esfuerzo desplegado para el desarrollo de este Texto, se traduzca en un aporte significativo para el aprendizaje de nuestros Estudiantes o para las necesidades mas puntuales de nuestros
9
colegas, y pueda así alcanzar con éxito el objetivo que nos trazamos al acometer esta tarea, la que esperamos complementar en un futuro próximo con otras unidades, dedicadas ya al análisis de los distintos tipos de Biomateriales de uso Odontológico, considerando sus aspectos mas relevantes y perennes, de manera de darle sustantividad a ellas. No es esta la primera vez que Académicos de esta Asignatura realizan un aporte de esta naturaleza, ya hace mucho tiempo atrás, el Profesor Dr. Raúl Acuña Ortiz elaboró un texto de Materiales Dentales que se mantuvo vigente durante muchos años. Sin embargo, en la actualidad ha perdido gran parte de su vigencia por cuanto en él se desarrollaba el conocimiento sobre los materiales de la época y que hoy han desaparecido, o han sido modificados significativamente. Es por eso que nuestro trabajo apunta, por una parte a retomar esa senda de crear los elementos de apoyo necesarios para la Docencia basados en nuestra experiencia y tomando en consideración nuestra realidad Nacional, y por otra, a darle una sólida base de sustentación a este documento como para que pueda ser fácilmente actualizado, manteniéndolo vigente según los requerimientos que los desafíos de una Odontología en constante evolución nos impone.
10
INTRODUCCION AL ESTUDIO DE LOS BIOMATERIALES DE USO ODONTOLOGICO.
DR. MARCELO BADER M. La Odontología, es una Ciencia científico-humanista que nace de las Ciencias Bio-Médicas con la finalidad de sistematizar y profundizar el conocimiento y la práctica de una disciplina específica . Se define como Ciencia, porque utiliza el Método Científico para encontrar sus verdades, y su desarrollo ha sido logrado a través de la Investigación Científica. El conjunto del conocimiento acumulado, técnicas y Profesionales altamente capacitados, hacen que sea una disciplina nítidamente identificada en la actividad humana. El crecimiento alcanzado por la Odontología, se puede observar por el incremento de sus especialidades, es así como encontramos actualmente en nuestro País subdisciplinas básicas y clínicas, tales como:
-
Anatomía Buco-máxilo facial Histología buco máxilo facial Microbiología oral Patología Oral Biomateriales de uso Odontológico Cirugía máxilo-facial Implantología y Oseo integración Radiología
11
-
Prótesis Fija Prótesis Removible Odontología Restauradora Endodoncia Periodoncia Ortodoncia Salud Pública Odontológica Prevención Odontológica Administración Odontológica Odontología Infantil, etc.
A medida que un conocimiento específico se hace más complejo y necesario, surge una sub-especialidad. Este fenómeno está ocurriendo en todas las áreas, ya sea en la Medicina, en la Ingeniería u otras.. y se debe a la acumulación progresiva de conocimiento y a las necesidades de la comunidad humana en ese momento. La experiencia científica actual, nos ha mostrado que el conocimiento se comienza a entrecruzar, por ejemplo: la física, la biología y la bioquímica aplicadas al campo de la Medicina, llegan a un punto en que se superponen y para poder entender el fenómeno que está ocurriendo, se deben considerar todos los puntos de vista. Esto nace de un hecho aceptado universalmente, es el funcionamiento de nuestro organismo como sistema, en el cual existe una estrecha relación entre un acontecimiento y otro, por lo que es posible modificar completamente el resultado de un proceso, si no existe o funciona mal un eslabón del conjunto de elementos que están interactuando para lograr tal fin. Por tanto, es importante que Ustedes comprendan que al estudiar Biomateriales Dentales, se están introduciendo en un tema muy específico, pero dentro de una unidad mayor que es toda la Odontología. Desearíamos que ustedes al final del curso y posteriormente al final de la carrera, lograran tener la capacidad de introducirse en lo específico pero sin dejar de mirar lo global. Esto se esquematiza mejor en la Figura Nº 1.
12
Figura Nº 1 Diferentes visiones de la realidad. El desafío que debemos enfrentar, apunta al desarrollo en esta perspectiva, es decir, formar para lo específico pero con una visión globalizadora. Este enfoque, plantea una estrategia fundamental: Aprender a trabajar en Equipo, ya que una sola persona no podrá dominar todo el conocimiento, sin embargo trabajando con otros, es posible aproximarse en mejor forma a un resultado práctico más realista. La existencia de la enfermedad Caries, ha permitido principalmente, el desarrollo de lo que llamamos la Odontología Restauradora, ya que por la destrucción de los tejidos dentarios, secuela del proceso carioso, es necesario entrar a devolver las funciones perdidas. La Odontología Restauradora tiene 5 objetivos que cumplir 1.- Devolver la forma anatómica 2.- Devolver la armonía óptica
13
3.- Lograr una integridad Marginal 4.- Devolver y mantener la salud del complejo pulpa-dentina y de la estructura ósea peridentaria. 5.- Mantener el equilibrio del Ecosistema bucal. Todo esto, enmarcado dentro de lo que se denomina la Rehabilitación Integral del Paciente, es decir que su sistema estomatognático alcance un equilibrio en salud. Por lo tanto, presupone insertar esta Odontología Restauradora en el Proceso de Salud-Enfermedad: Constantemente, el ser humano está pasando desde un estado de salud a enfermedad y viceversa, lo importante es que todos sus mecanismos funcionen adecuadamente como para resolver por sí solo este proceso. En nuestro sistema, lo podemos ver por ejemplo, en la desmineralización del esmalte producida al ingerir alimentos y bebidas ácidas, pero que sin embargo, en un individuo sano no afectan mayormente al diente porque existen mecanismos fisiológicos que actúan como tamponantes y permiten la remineralización y así vuelve el equilibrio al sistema. Cuando el daño que se ha producido, no es posible que por sí solo pueda recuperarse, es necesario intervenir; es lo que ocurre con el proceso carioso, una fractura, la enfermedad periodontal (de las encías) etc.. y es necesario intervenir lo más tempranamente posible, ya sea en una primera etapa educando para prevenir el daño, utilizando elementos preventivos que tiendan a colocar barreras para que no se produzca el daño o en etapas más avanzadas, limitando el daño o rehabilitando al paciente si este ya ha sido dañado en forma importante (esto es lo que se conoce como Niveles de prevención). La utilización de los Biomateriales, se puede dar en todos estos niveles. Así tenemos: Prevención: - Los Dentífricos fluorurados. - Los sellantes de puntos y fisuras, que actúan como barrera mecánica para evitar caries.
14
- Los barnices con flúor y/o antisépticos, etc. - Geles Fluorurados Limitación Precoz del Daño: Aquí están principalmente los materiales de obturación directa como la Amalgama dental y las Resinas Compuestas, algunos cementos que pueden ser usados en forma temporal como el Eugenato de Zinc o semipermanentes como el Vidrio Ionomero. Rehabilitación: Contamos con toda una gama de materiales y sistemas de materiales, que en forma directa o indirecta (con ayuda del laboratorio dental) permiten construir restauraciones, es así como tenemos Incrustaciones, Carillas (frentes estéticos), y coronas, sean estas de metal, porcelana o Porcelana fundida sobre metal. Cuando ya se han perdido piezas dentarias, se hace necesario utilizar algún tipo de prótesis bucal, ya sea fija o removible, las que se construyen con aleaciones metálicas específicas combinadas con materiales cerámicos, orgánicos o compuestos. En tratamientos más complejos, como la Ortodoncia, se pueden utilizar alambres, bandas de acero, braquets, etc. En implantología adquieren gran relevancia los biomateriales metálicos y cerámicos. Sin embargo, no es suficiente conocer y dominar la técnica de utilización del Biomaterial, es importante también comprender que todo este proceso salud-enfermedad y su rehabilitación, se da dentro de un contexto o modelo que comprende fenómenos biológicos, psicológicos y sociales de los individuos, los que debemos considerar al planificar un tratamiento. La boca, nuestro principal sistema de estudio y acción, está profundamente enraizado en la conducta y la sociabilización, ya que a través de ella nos comunicamos y mantenemos un contacto con el mundo afectivo y social. Prueba de ello, es la importancia del amamantamiento, las expresiones de afecto a través del beso y el impacto que tiene la sonrisa.
15
Es así que cuando seleccionamos un biomaterial para restaurar una pieza anterior, no sólo estamos pensando en los componentes biológicos sino en todo este otro campo de la actividad humana. Mientras para una persona o comunidad puede ser perfectamente aceptable tener una pieza dentaria anterior restaurada con oro, para otros es un material inaceptable. Entrando en la Ciencia de los Materiales dentales propiamente tal, esta comprende el estudio de la Composición y de las propiedades de los materiales y la forma en que interaccionan con el medio ambiente en que están situados. El Odontólogo invierte gran cantidad de tiempo manipulando materiales y muchas veces el éxito o fracaso de los tratamientos dependen de la correcta selección de materiales y de una cuidadosa manipulación. Tenemos a nuestra disposición un gran número de Materiales de la más variada gama, así por ejemplo contamos con materiales de origen orgánico, especialmente los orgánicos sintéticos como los polímeros; otros que son metálicos, muy utilizados desde los inicios de la Odontología ; los materiales cerámicos, con gran auge en nuestros días, y, además, combinaciones de estos diferentes tipos de materiales. En la Figura Nº2 se muestran algunos ejemplos.
16
Figura Nº2 Algunos ejemplos del origen y utilización de Biomateriales Odontológicos. Muchos materiales quedan fijos a permanencia en la boca del paciente, mientras que otros deben ser retirados periódicamente para su higienización. Todos ellos deben soportar duras condiciones ambientales en la boca Variaciones de temperatura que pueden ir de 0º a 70º Cº. Acidez o alcalinidad de los líquidos de la cavidad bucal o alimentos que pueden oscilar entre pH 2 a pH 11, etc. La carga sobre un milímetro cuadrado de diente o de material restaurador puede alcanzar muchos Kilogramos, lo que determina una gran importancia de las propiedades mecánicas de estos materiales. Junto con esto se debe considerar el factor tiempo, es ideal, pero no posible hasta el momento, que un material puesto en boca durase toda la vida. Existen también materiales que se colocan en forma indirecta en boca, es decir se necesita una etapa previa en su confección que se realiza en un laboratorio dental, con la ayuda de un Profesional de colaboración como es el Laboratorista Dental, con el cual se debe establecer una fluida comunicación que favorece el resultado final del trabajo. En resumen, debe quedar claro que trabajarán en un sistema dinámico, colocando un material que debe durar el máximo de tiempo posible sin deteriorarse, solucionar las necesidades del paciente y a la vez mantener el equilibrio del sistema. Selección de materiales dentales: El proceso de selección de los Materiales Dentales debería seguir una secuencia lógica que incluyera: 1) 2) 3)
análisis del problema. consideraciones de las necesidades. estudio de los materiales disponibles y de sus propiedades, lo que conduciría a
17
4)
la elección del material más adecuado. La evaluación del éxito o fracaso de un material, puede influir en futuras decisiones sobre la selección de materiales. La figura 3 ilustra el proceso de selección. Muchos Odontoestomatólogos con experiencia, efectúan esta secuencia sin esfuerzo aparente, dado que pueden recurrir a su abundante experiencia clínica. Sin embargo, al presentarse nuevos materiales, incluso los Odontólogos más experimentados retornan a un tipo de proceso de selección más formal, basado en los criterios mencionados.
1.Análisis. Puede parecer obvia la necesidad d efectuar un análisis de la situación que requiere la elección de un material determinado, pero esto es de importancia capital en algunas situaciones. Una decisión incorrecta puede hacer fracasar una restauración o un aparato. Por ejemplo, al considerar la selección de un material de obturación es importante valorar si la restauración va a colocarse en zonas de carga elevada, si será visible cuando el paciente sonría, si la cavidad es profunda o superficial, etc. Estos factores y otros muchos deben valorarse antes de proceder a la selección de un material. 2.Requisitos o necesidades. Después de efectuar un determinado análisis de la situación, será posible enumerar una lista de los requisitos que deberá reunir el material para ser considerado adecuado para la situación de que se trate. Siguiendo con el ejemplo mencionado en la selección anterior, se deberá optar por un material de obturación que coincida con el color de la pieza dentaria y que sea capaz de resistir cargas sin fracturarse. Algunas lesiones de las piezas dentarias son producidas por la abrasión del cepillo dental o del dentífrico. En este caso especial, el material de restauración utilizado deberá poseer la adecuada resistencia a la abrasión frente a la acción de esos elementos; así pues, la lista de necesidades es infinitamente variable, aunque se pueden efectuar algunas clasificaciones generales. 3.Materiales Disponibles. La evaluación de los materiales disponibles, de sus propiedades, y de cómo compararlos con las necesidades, se efectúa a dos niveles. El Odontólogo, enfrentado al problema inmediato de rehabilitar a su paciente, deberá elegir entre los materiales disponibles en ese momento. La experiencia previa de los
18
diversos materiales en circunstancias similares será un factor determinante en la selección. En una escala más amplia, el Odontólogo puede considerar el uso de materiales alternativos, o de productos desarrollados recientemente, cuando éstos parezcan ofrecer soluciones a casos difíciles de resolver con los productos tradicionales. Es muy importante que el odontólogo esté al día en el desarrollo de los materiales, manteniendo, no obstante, una actitud conservadora en lo que se refiere a su uso regular, hasta que no hayan sido ensayados en profundidad. 4.Elección del material. Después de comparar las propiedades de los materiales disponibles con los requisitos, será posible la opción por un determinado grupo genérico de materiales. La elección final de una marca comercial depende de las preferencias personales del Odontólogo. En esta fase del proceso de selección pueden desempeñar un papel importante la facilidad de manejo, la disponibilidad, el costo y fundamentalmente los resultados obtenidos con ellos, después de un tiempo de uso. Evaluación de materiales Como quiera que el número de materiales disponibles está aumentando constantemente, es cada día mas importante que el Odontólogo evite usar los materiales o productos que no hayan sido estudiados concienzudamente. Cabe resaltar que la mayoría de los fabricantes de materiales dentales se ajusta a un estricto programa de calidad garantizada y los materiales se ensayan exhaustivamente antes de ser suministrados al Odontólogo. Sin embargo, en nuestro Mercado Nacional de materiales, por las características de la economía y la gran importación de productos, es fácil encontrar Biomateriales que no sabemos realmente como son, por lo que es necesario saber si han sido sometidos a algún tipo de control que avale su calidad. Estos controles están determinados en las Normas o Especificaciones elaboradas por diversas Organizaciones Internacionales o por pruebas de Laboratorio y/o clínicas específicas. Especificaciones. En especificaciones para
la actualidad se dispone de muchas análisis de materiales, elaboradas por
19
organizaciones como la Asociación Dental Americana, la ISO, etc. A través de estas normas internacionales se pueden mantener en forma eficiente los niveles de calidad de algunos Biomateriales Dentales. Estas especificaciones suelen dar detalles sobre el o los ensayos a que deben ser sometidos ciertos productos, el método para calcular los resultados y los valores mínimos aceptables para el adecuado funcionamiento de ellos . Aunque tales especificaciones desempeñan un papel importante, no se consideran indicaciones de una idoneidad total, puesto que a menudo las pruebas no cubren aspectos críticos del uso del material. Por ejemplo, muchos materiales fracasan en la práctica por un mecanismo de fatiga y, sin embargo, pocas especificaciones incluyen ensayos de fatiga. Pruebas de laboratorio. Las pruebas de laboratorio, algunas de las cuales se utilizan en las especificaciones, pueden usarse para indicar la idoneidad de ciertos materiales. Por ejemplo, una simple prueba de solubilidad puede indicar la estabilidad de un material en un medio acuoso, propiedad muy importante para los materiales de obturación. Es importante que los métodos utilizados para evaluar los materiales en el laboratorio den resultados que puedan correlacionarse con la experiencia clínica. Por ejemplo, las fracturas de prótesis completas superiores por la línea media, lo hacen por flexión. De ahí que con estos materiales sea mucho más significativa una prueba de flexión o de resistencia transversal que una prueba de compresión. Pruebas clínicas. Aunque las pruebas de laboratorio pueden proporcionar muchos datos importantes sobre los materiales, la prueba definitiva es el ensayo clínico controlado y el veredicto de los Profesionales después de cierto período de uso en la práctica. Muchos materiales dan buenos resultados en el laboratorio, y sólo se observan sus reales características (en caso de que existan) al someterlos al uso clínico. La mayor parte de los fabricantes efectúan extensos análisis clínicos con los nuevos materiales, normalmente en cooperación con departamentos universitarios u hospitalarios, antes de suministrar el producto al Odontólogo.
20
Figura Nº 3 Esquema de flujo que muestra un método lógico de selección de Materiales (tomado de: Anderson "Materiales de Aplicación dental"). En resumen, para poder realizar un efectivo proceso de internalización de los conocimientos sobre los Biomateriales Dentales durante su formación profesional, es necesario que sean capaces de : 1.-
2.-
3.-
Ser específicos en el conocimiento y selección de los Biomateriales, pero con una visión global del paciente y su situación de salud. Adaptarse a los cambios que constantemente están experimentando los Biomateriales, ya sea en sus nuevas formulaciones e indicaciones, en las alternativas de selección, y en las modificaciones de las técnicas Operatorias. Este punto será muy relevante a futuro. Realizar un efectivo proceso de autoformación frente a la presencia de nuevos materiales que no se les enseñaron en sus cursos de pregrado.
21
4.-
Ser cautos y preferentemente conservadores, frente a materiales nuevos que se conocen poco y realizar un seguimiento de los casos en que se han aplicado.
Este curso cumple un rol integrador, entre las ciencias básicas y las ciencias clínicas, en un nivel introductorio. Del trabajo que realicemos en conjunto, si se lo proponen, podrán obtener excelentes resultados en su desarrollo como personas y Profesionales que cumplirán una valiosa función social. BIBLIOGRAFIA Anderson. "Materiales de Aplicación Dental" . Salvat Editores S.A. 1987. 2. Craig, Robert. "Materiales Dentales Restauradores". Editorial Mundi. S.A.I.C. y F. Séptima Edición. 1988. 1.
ANTROPOSISTEMA ODONTOLÓGICO.
DR. MARCELO BADER M. DR. CRISTIAN ASTORGA M. I.- INTRODUCCION: Desde sus inicios, la vida en la Tierra se desarrolló regulada fundamentalmente por las Leyes de la Naturaleza, lo cual permitió que
22
las diferentes especies se fueran perpetuando a través del tiempo, adecuándose a los requerimientos que los fenómenos naturales les imponían. A medida que la especie humana fue tomando una mayor conciencia de sus potencialidades, comenzó a aprovechar los recursos de la naturaleza como una forma ir obteniendo frutos de ella para su propio beneficio y de acuerdo a sus necesidades. Sin embargo, con el aumento de la población, el desarrollo de nuevas tecnologías se hizo imprescindible para satisfacer las necesidades o demandas cada vez mayores. Lamentablemente, esto no siempre se ha hecho en la forma más adecuada desde el punto de vista de la mantención de los Equilibrios Naturales. Es por este motivo que desde hace ya algunos años, en muchas partes del mundo se ha comenzado a requerir un mayor cuidado y control, en las labores que se desarrollan en los distintos aspectos de la actividad humana, para evitar que ellas continúen deteriorando los sistemas y equilibrios naturales, afectando a otras especies o atentando contra nuestra propia vida. Es así que, a partir de entonces, se han generado diversas presiones para que se adopten las medidas que permitan evitar daños mayores y al mismo tiempo, recuperar los equilibrios en aquellas zonas gravemente dañadas. Sin embargo, la preocupación por el futuro de la tierra, no solo data de estos años recientes. Esto ya había sido advertido hace más de 140 años, por un Jefe Indio en una carta dirigida al Presidente de los Estados Unidos, en la que daba respuesta a la proposición de éste para comprar sus tierras. En ella, este "Salvaje" como él se autodenomina en la carta, hace gala de una sabiduría mayor que la de muchos exponentes de la cultura contemporánea. De su larga y dramática misiva, a continuación se reproducen algunos párrafos:
23
"El Hombre no ha tejido la red de la vida: es sólo una hebra de ella. Todo lo que haga a la red se lo hará a sí mismo. Lo que ocurra a la tierra, ocurrirá a sus hijos". "El Hombre blanco parece no sentir el aire que respira; al igual que el Hombre muchos días agonizante, se ha vuelto insensible al Hedor". "Si contamináis vuestra cama, moriréis alguna noche sofocados por vuestros propios desperdicios". "¿Dónde está el espeso bosque? Desapareció. "Dónde están las Águilas? Desaparecieron. "¿Y el agua centelleante que corre por los ríos?... "Así termina la vida y comienza el sobrevivir. Desde aquellos tiempos, este Jefe Indio vislumbraba el peligro que se cernía sobre las futuras generaciones, y sus palabras constituyen una verdadera Profecía: "El hombre gestor de su propia destrucción", lo que podría estar sucediendo en la actualidad. De allí entonces que sea necesario tomar prontamente conciencia del Problema y asumir responsabilidades, tanto individual como colectivamente, respecto del cuidado y preservación de nuestro Medio Ambiente, que nos acoge y aun nos permite la vida. Pero, ¿Porqué hacer todas estas consideraciones sobre el cuidado del medio ambiente?. Acaso ¿es posible que con nuestra actividad Profesional se pueda tener alguna incidencia en los grados de contaminación ambiental?. ¿En qué medida puede influir nuestro trabajo en la salud de quienes participan de las acciones Odontológicas?. Pareciera ser que nuestro quehacer dista mucho de poder ocasionar daños graves, sin embargo, esto no es así y los descuidos o falta de control en algunas acciones podrían incidir tanto en Problemas de Polución como de salud ocupacional, de allí la importancia de tomar la debida conciencia de ello. II.- ECOSISTEMA ODONTOLOGICO :
24
Si tomamos en consideración que Ecología podría definirse, en forma sucinta, como aquella Ciencia multidisciplinaria que estudia las relaciones existentes entre los organismos y el medio en que viven, podríamos aplicar sus fundamentos para analizar la relación entre el Profesional Odontólogo, su Personal de colaboración, los pacientes y el ambiente donde se realiza su quehacer. Por otro lado, este ambiente puede ser definido como el Medio Biótico y Abiótico que rodea a un organismo y el conjunto de circunstancias y condiciones externas que podría incidir sobre él. Paralelamente a ello, se define como Ecosistema, a todo sistema abierto, integrado por todos los organismos vivos y los elementos no vivientes de un sector ambiental definido en el tiempo y en el espacio, cuyas propiedades globales de funcionamiento y autorregulación derivan de las interacciones entre sus componentes, tanto pertenecientes a los sistemas naturales como aquellos modificados por el hombre mismo.De acuerdo a lo expresado en estas definiciones, nuestro quehacer Profesional se daría dentro de lo que podríamos llamar el Ecosistema Odontológico (figura Nº 4), el cual estaría inserto como uno más dentro de todos aquellos que puedan integrar el todo Natural, y por lo tanto va a interactuar con ellos de manera recíproca.
Figura Nº 4 Ecosistema Odontológico Si, nuestro Ecosistema Odontológico podría estar integrado por elementos Bióticos (Profesional Odontólogo, Personal de apoyo, Pacientes, Microorganismos, etc.) y abióticos (Equipamiento, instrumental, materiales, etc.) todos ellos circunscritos dentro del
25
espacio en que se genera su labor (Servicio Odontológico, Clínica Privada, etc.) y durante el tiempo en que se ejerzan estas labores. Como ya se señaló, este ecosistema no es único y puede influir sobre otros o ser influido por ellos, y en este aspecto es donde tendremos que poner énfasis para evitar que producto de nuestra gestión, se produzcan cambios negativos en el Medio Ambiente que a su vez puedan llegar a afectar tanto al Profesional, a su Personal, sus Pacientes o al medio externo y por ende, a la Sociedad. Estos cambios pueden ser originados por elementos potencialmente Contaminantes del medio, o bien tóxicos (Figura Nº 5), irritantes o alergenos para los Individuos. Podemos definir como tóxico ambiental a toda substancia potencialmente nociva que puede diseminarse en los Ecosistemas, y a la Toxicidad, como la habilidad de una molécula o compuesto de producir injuria en o sobre un cuerpo, después que su absorción a tenido lugar.
Figura Nº 5 Tóxico De esta forma, podríamos decir que los agentes contaminantes los podríamos clasificar en aquellos de origen químico, físico y biológico, indistintamente si afectan al Profesional y a las personas que le rodean, o al medio propiamente tal. Nuestro papel fundamental consiste en detectar las posibles fuentes de contaminación a través de un conocimiento cabal de todos los aspectos que inciden en nuestra labor, enseguida evaluar las posibilidades de
26
daño para luego aplicar los resguardos adecuados para eliminar el agente casual o aminorarlo, manteniendo su acción bajo control. 1)
Agentes Químicos: dentro de nuestro quehacer, debemos manipular una serie de materiales y sustancias químicas, las cuales podrían ser potencialmente tóxicas para el ser humano o para el medio. Estas sustancias pueden ser aerosoles, gases, vapores, sustancias sólidas, líquidas, polvos, etc. Dentro de ellas podemos mencionar los distintos tipos de sustancias y Materiales que se utilizan a diario en nuestra práctica Profesional, tales como:
-
Soluciones Desinfectantes: son muy utilizadas en la desinfección de nuestros Instrumentos para el control de agentes infecciosos. Dentro de las más usadas están los aldehídos como el Glutaraldehído, los compuestos fenólicos, las sustancias amoniacales, etc., las cuales pueden emitir vapores potencialmente tóxicos para quienes los aspiran, de allí que estas soluciones deben ser manejadas con el respectivo control de manera de evitar estas emanaciones, para lo cual se deben usar en frascos o recipientes herméticamente sellados, y permitir una adecuada ventilación del recinto. Además, quienes manipulan esta solución deben usar protecciones adecuadas para evitar su inhalación o el contacto directo de ellas con la piel, los ojos, etc.
-
Metales y aleaciones: como parte de los tratamientos Odontológicos, muchas veces se utilizan diversos tipos de aleaciones metálicas, dentro de las cuales pueden existir algunos componentes potencialmente tóxicos, ya sea para el operador (quien funde los metales) o para el Paciente. Existen treinta elementos usados como parte de las aleaciones en Odontología, de los cuales diez han sido clasificados como alergenos, tres como tóxicos y cuatro como potencialmente cancerígenos. Entre los primeros podemos destacar el Ni, el Cr y el Co, los cuales podrían generar cuadros alérgicos en nuestros pacientes, principalmente en las Mujeres.
27
Figura Nº 6 Alergia al Níquel El riesgo de toxicidad y producción de Cáncer es mínimo para el paciente, no así para quien manipula las aleaciones (fundido y pulido de ellas), pues esta persona puede llegar a aspirar gases o polvo de ellas con el consiguiente riesgo, el Berilio es un agente al que se le atribuyen propiedades cancerígenas. De allí que su manipulación deba adecuarse a ciertas normas y el Profesional debe usar las protecciones adecuadas (guantes, mascarillas y lentes) durante el pulido. -
Líquidos Volátiles: numerosos materiales dentales usan monómeros, los cuales son líquidos bastante volátiles, cuyas emanaciones pueden ser fácilmente aspiradas. Si bien son poco tóxicos, pueden generar reacciones alérgicas importantes cuando se manipulan en forma inadecuada, tanto en el Profesional y su personal de apoyo, como en el Paciente.
-
Agentes catalizadores: algunos Materiales Dentales para lograr su endurecimiento, requieren de la presencia de un catalizador (Ej. los elastómeros usados para impresión) el cual si no queda bien mezclado con la base, puede generar irritación en las mucosas del Paciente, o por uso repetido, reacciones alérgicas en el Profesional o su Ayudante.
-
Polvos Volátiles: como por ejemplo, el Alginato, un tipo de material de impresión elástico, cuyo polvo, por su bajo peso específico flota fácilmente en el aire y puede ser aspirado por el
28
Profesional o su Auxiliar. Esto puede generar en el largo tiempo problemas respiratorios graves. -
Otros Materiales: mención aparte merece el mercurio, este es un metal líquido a temperatura ambiente, que se usa en la confección de obturaciones de amalgama, y que puede evaporarse fácilmente. De allí que este metal deba ser manipulado con extremo cuidado, ya que sus desechos no solo pueden causar daño al Profesional y su auxiliar, sino que también al medio externo, si son eliminados en forma incorrecta. Cualquier derrame accidental de Hg en la clínica, hace muy difícil su recolección por las características propias de este metal, y si esto pasa desapercibido, sus emanaciones de vapores tóxicos aumentarían los niveles de Hg en el aire, lo que podría llegar a sobrepasar los límites permitidos y considerados dañinos para la salud. Este valor en Chile está determinado por el índice CAMP y es de 0.04 mg/m 3. Por otro lado el mercurio sobrante de nuestro trabajo no debe ser desechado al medio, para evitar que contamine nuestras fuentes de alimentación (entre otros efectos) tales como cultivos, peces, etc. sino que debe ser acumulado en frascos herméticos con una solución fijadora, para su reciclaje.
2)
Agentes Físicos: en nuestro lugar de trabajo podemos estar sometidos a la acción de diferentes agentes físicos que pueden afectarnos, así como también de algunos que podrían dañar el medio. Entre ellos podemos mencionar:
-
Ruidos y vibraciones: producto del uso de nuestros elementos de trabajo, se producen distintos niveles de ruido. Por ejemplo, el uso de las turbinas (Figura Nº 7) que pueden producir sonidos agudos e intensos, los cuales junto con aumentar el Stress de nuestro paciente, por su producción en forma repetitiva, puede producir disminución de la capacidad auditiva. También hay
29
turbinas más silenciosas, pero el hecho que el sonido no sea audible, no implica que no produzca daño al tímpano, por la frecuencia inaudible del sonido. Esto hace necesario el uso de protecciones adecuadas para evitar este tipo de daños. -
Figura Nº 7 Turbinas de alta velocidad -
Iluminación defectuosa: nuestra labor implica fijar la vista en un campo muy reducido y obscuro, el cual requiere ser iluminado; para tal efecto nuestros equipos tienen los elementos adecuados para ello, sin embargo, el medio externo debe tener también una iluminación de la misma intensidad para no provocar efecto en encandilamiento, al cambiar nuestra vista del campo operatorio hacia afuera. Además, si la iluminación es deficiente, el trabajo se realizará forzando la vista y a la larga, se producirá también una disminución de la agudeza visual.
-
Radiaciones: estas pueden ser ionizantes o no ionizantes. Dentro de las primeras están los Rx. (figura Nº 8) y para ello se requiere de los blindajes protectores adecuados para evitar la contaminación de nuestro medio y el externo, con el consiguiente daño a las Personas.
30
Figura Nº 8 Radiografía Oclusal En el segundo caso está, por ejemplo, el uso de una luz Halógena utilizada en las lámparas de fotocurado(Figura Nº 9), para la activación de determinados materiales, la cual puede tener, por su potencia, un peligro de daño potencial si esta incide directamente sobre la retina. Del mismo modo, si el aparato que lo emite, no tiene filtros adecuados, puede generar algún tipo de luz ultravioleta, la cual también puede ser nociva para el operador. De allí la necesidad de usar lentes de Protección adecuados que impidan el daño ocular.
Figura Nº 9 Lámpara de fotocurado
31
-
Esquirlas: como producto del fresado, pueden saltar pedazos de tejido dentario, metales, acrílico, etc., los que al ser impelidos a gran velocidad pueden impactar sobre el globo ocular provocando heridas de cuidado y/o infecciones (figura Nº 10). El uso de lentes y otras formas de protección facial son imprescindibles para evitar daños importantes.
-
Figura Nº 10 Daño ocular 3)
Agentes Biológicos : sin duda alguna que ellos también tienen una gran importancia, puesto que dentro de nuestro quehacer, podremos actuar como vectores en la transmisión de enfermedades infecto-contagiosas o bien adquirirlas por no adoptar las medidas adecuadas de control. Es imprescindible evitar la transmisión de virus, bacterias, hongos, parásitos, etc. Para ello, el uso de protección personal (guantes, mascarillas, lentes, etc.),(figura Nº 11) es imprescindible, pero al mismo tiempo el cuidado de nuestros pacientes también lo es, y el uso de material estéril debe ser una norma ineludible en nuestro trabajo diario así como también la debida desinfección de los instrumentos y equipamiento mayor. Además, se debe tener en consideración no eliminar desechos contaminados biológicamente hacia el medio, sin antes haberlos neutralizado debidamente.
32
Figura Nº 11 Elementos de Protección Así, hemos analizado algunos aspectos acerca de lo que es nuestro Ecosistema Odontológico, y cómo puede haber una relación recíproca con el medio que nos rodea, sobre el cual puede haber una influencia positiva o negativa, lo que significa que debemos asumir nuestro rol Profesional con responsabilidad para evitar daños en él o sobre nuestros Pacientes, nuestro personal o sobre nosotros mismos. BIBLIOGRAFIA 1.-
Alimentación y Salud, Vol. VI - Feb. 1992, Nº 61. "Contaminación acústica: silencio es Salud". Pág. 2-4.
2.-
"Carta de ayer para Hoy". Diario El Mercurio, 22 de febrero de 1992.
3.-
Dawson R. Nancy. "Apuntes Ecosistema Odontológico". Area de Materiales Dentales, año 1988.
4.-
Pérez Evaristo. Apuntes de Higiene Industrial.
5.-
Vega G. Sylvia. "Evaluación Epidemiológica de Riesgos Causados por agentes químicos ambientales". OPS, 1985. pág. 1-16.
6.-
Villalobos G. Jaime - Lara, Gisela. "Agentes Químicos en Salud Ocupacional Odontológica". Revisión Bibliográfica, Curso de Salud Pública Odontológica, 1994.
33
PROPIEDADES BIOLÓGICAS DE LOS BIOMATERILES DE USO ODONTOLÓGICO.
DR. MARCELO BADER M. DR. CRISTIAN ASTORGA M. Para la rehabilitación de nuestros Pacientes, cualquiera sea el caso que se nos presente, en el plan de tratamiento siempre será necesario aplicar algún tipo de material Odontológico.
34
A través del tiempo, los materiales a utilizar han ido experimentando una acelerada evolución con el fin de adecuarse, cada vez en mejor forma, a los requerimientos día a día más exigentes para poder ser aceptados por las normas internacionales establecidas para cada caso en particular. Estas son las denominadas Normas o Especificaciones ISO, A.D.A., D.I.N., etc. Originalmente, estas normas se referían principalmente a los requerimientos de tipo físicos o mecánicos necesarios para que estos materiales se desempeñaran adecuadamente en su función; sin embargo, dado que un sinnúmero de materiales podían cumplir satisfactoriamente estas exigencias, pero paralelamente producir alteraciones o daños en los tejidos con los cuales entraban en contacto, o bien originar reacciones adversas dada su composición o su textura superficial con el consiguiente fracaso clínico, se hizo necesario también establecer algunas normas o requisitos de tipo Biológico para cada caso específico, estudiando cual era el tipo de interacción que se producía entre los materiales y los tejidos cuando ellos entraban en contacto. De esto se puede desprender, que tan importante como las Propiedades Físicas o Mecánicas, es la Biocompatibilidad de los compuestos a utilizar, ya que de lo contrario, sin conocimiento adecuado de esto último, no solamente puede fracasar nuestra terapia, sino que además podremos causar daños orgánicos muchas veces irreversibles. La primera especificación de la Asociación Dental Americana fue establecida en el año 1926, cuando algunos investigadores, por encargo de la Oficina Nacional de Normas (U.S.A.), desarrollaron una Especificación para Amalgamas Dentales. Sin embargo, los estudios conducentes a recomendaciones para pruebas de compatibilidad biológica de los materiales dentales, solo comenzaron a tener preponderancia a partir de 1976, cuando en U.S.A. se aprueba la Ley sobre Dispositivos de Uso Médico. Poco antes, en 1972, el Consejo de Materiales, Instrumentos y Equipos Dentales de la A.D.A., publicó una guía llamada "Procedimientos Estandarizados Recomendados para la Evaluación Biológica de los
35
Materiales Dentales", el cual posteriormente dio origen a la Especificación Nº41 de la A.D.A., que fija recomendaciones para las pruebas a que deben ser sometidos los materiales de acuerdo al uso para el cual están destinados. Como se puede apreciar, solo cincuenta años después de haberse publicado la primera Especificación para el ensayo de materiales, la Respuesta Biológica que ellos provocan en los tejidos comenzó a tener mayor preponderancia que las pruebas físicas y mecánicas. Es así como en la actualidad la investigación para el desarrollo de nuevos materiales de uso odontológico, busca prioritariamente la Biocompatiblidad de ellos con los tejidos orgánicos con los cuales se van a relacionar, o por lo menos su aceptación biológica. Por lo mismo, el término que mejor los define hoy es el de BIOMATERIALES, con lo cual se comprende que son materiales que no van a actuar como entes independientes, sino que pasarán a constituir una unidad funcional junto a los tejidos biológicos con los que interactuarán, generando sobre ellos un efecto y una respuesta, y al mismo tiempo recibirán una acción del medio biológico en que se encontrarán, el cual a su vez los podrá alterar. Es decir, si el biomaterial no tiene características adecuadas, podrá alterar al medio biológico o bien ser rechazado o alterado por éste. ¿De qué depende que el material sea o no biocompatible o aceptable biológicamente?. De más está decir que el organismo posee sus propios sistemas de detección y análisis de los cuerpos extraños que ingresan o se relacionan con él, y una vez evaluados estos, generará una respuesta biológica acorde a sus capacidades. Esta evaluación, el sistema defensivo la hace en última instancia, a nivel molecular. Es decir, los diferentes tipos de células encargadas de esta labor, generarán las sustancias necesarias para reconocer la naturaleza de los tejidos que contactan con ellas y determinarán mediante un complejo sistema de propiocepción, si estos son propios o extraños, y en este último caso producirán la respuesta orgánica adecuada al caso.
36
Por lo tanto la forma de como están organizados los biomateriales a nivel atómico y molecular, y el tipo de enlaces químicos dispuestos en ellos, van a determinar la respuesta biológica, la cual puede variar entre diferentes tipos: a)
Si las células detectan una organización molecular que puede actuar como un substrato viable de adhesión biológica, entonces se dice que el elemento que interactúa con los tejidos es biocompatible. Un ejemplo de esto, es la forma de como se produce la inserción epitelial a nivel del crévice, sobre el cemento de las piezas dentarias. Aquí existen determinados tipos de proteínas, las que al ser detectadas por las células epiteliales permiten o estimulan el acoplamiento con ellas y por lo mismo, la adhesión biológica de ambos tejidos. Pero, si por una enfermedad que afecte a los tejidos periodontales, el Odontólogo elimina con sus maniobras este tejido cementario, las células ya no encontrarán este tipo de proteínas que constituyen el substrato de adhesión, y por lo tanto la inserción epitelial migrará y quedará más o menos alejada del crévice, dependiendo de la magnitud de la lesión. Por lo mismo, si queremos devolver la inserción a su nivel original, deberemos proveer un substrato adecuado sobre la superficie dentaria, que al presentar una estructura molecular viable, permita entonces la reinserción epitelial al nivel original. Cuando así sucede, entonces se dice que el elemento o el material utilizado es BIOCOMPATIBLE.
b)
Pero puede suceder que la estructura molecular detectada, no presente este tipo de relación con los tejidos orgánicos, pero que sin embargo al interrelacionarse con ellos las células no reciben una agresión, o la magnitud de ésta no es suficiente para alterar seriamente la actividad celular, y por lo tanto se van a generar distintos grados de ACEPTACION BIOLOGICA. Es decir, en este caso no se trata de un elemento biocompatible, pero al no producir un daño serio a las estructuras biológicas permite generar una respuesta de protección orgánica, la que facilita su permanencia en posición sin generar rechazo.
37
Estas respuestas de aceptación biológica pueden variar en distintos grados, dependiendo de las estructuras químicas de que se trate, de la noxa producida sobre los tejidos y de la capacidad reaccional de éstos. Así por ejemplo, cuando se habla de los implantes oseointegrados (Figura Nº 12), por el tipo de material que se trata, este tiene la capacidad de no interferir significativamente con la actividad biológica normal, y al ser detectado por las células del sistema inmunológico, éstas desencadenan una respuesta de aceptación biológica, que pasa por un proceso de cicatrización que incorpora al elemento extraño (el implante).
Figura Nº 12 Implantes Oseointegrados. Otro ejemplo se da con algunos materiales restauradores, tales como los cementos (Figura Nº 13), los que van a producir una respuesta biológica distinta según su grado de agresión química y la capacidad de defensa de la pulpodentina. Esta respuesta variará desde una reacción inflamatoria leve a una moderada o severa, pero todas ellas reversibles.
Figura Nº 13 Cementos Dentales
38
c)
Por otra parte, también puede ser que la naturaleza química del material no sólo es reconocida como no viable por los tejidos orgánicos, sino que además puede causar daños severos y muchas veces irreversibles sobre el elemento biológico. Conocido este efecto, entonces se hace imprescindible controlarlo adoptando las medidas de protección adecuadas o, si esto no es posible, descartarlo como medida terapéutica.
d)
Por último, cuando el organismo detecta un cuerpo extraño como no viable, pero puede generar sus mecanismos propios de protección, se provoca entonces una reacción de rechazo. Es lo que sucede por ejemplo con los trasplantes.
Para verificar cual es el tipo de respuesta biológica que generará un determinado tipo de material, se utilizan los diferentes tipos de ensayos biológicos establecidos en la Especificación Nº 41 de la A.D.A. . En ella se detallan los procedimientos recomendados para evaluar el grado de TOXICIDAD SISTEMICA AGUDA, la posibilidad de producción de IRRITACIONES DE MEMBRANAS O MUCOSAS, y el DESARROLLO DE TUMORES E INFLAMACIONES A CORTO O LARGO PLAZO, por efecto de los Biomateriales de uso Odontológico. Para esto, los materiales se agrupan en cinco clases: Tipo I: Materiales que pueden entrar en contacto con otras partes de cuerpo que no sea la cavidad bucal, ya sea producto de su manipulación o inhalación, ej. Alginato(figura Nº 14).
39
Figura Nº14 Material Tipo I
Tipo II :
Materiales que entran en contacto con las membranas mucosas de la cavidad bucal, ej. Resinas acrílicas (figura Nº 15).
Figura Nº 15 Material Tipo II
Tipo III:
Materiales que afectan la salud de la pulpa y/o los tejidos Adyacentes, ej. Cementos de restauración (figura Nº 16).
Figura Nº 16 Materiales Tipo III Tipo IV :
Materiales para la obturación de conductos radiculares, por ejemplo conos de gutapercha (figura Nº 17).
40
Figura Nº 17 Materiales Tipo IV Tipo V :
Materiales que pueden afectar los tejidos duros del diente, por ejemplo, agentes blanqueadores y resinas compuestas (figura Nº 18)
Figura Nº 18 Materiales Tipo V También y posteriormente, con el esfuerzo realizado para crear NORMAS INTERNACIONALES que fueran universalmente aceptadas por todos los países, se crea dentro de las NORMAS ISO una especificación para la evaluación biológica para los Biomateriales Dentales. Esta especificación está asignada con el código TR 7405: 1984. En general, ya sea en la Norma A.D.A. o en la ISO se establecen los procedimientos para evaluar a los biomateriales en distintos niveles. El nivel más elemental es el que establece que todos aquellos materiales que pueden ser inhalados o ingeridos, deben indicar claramente en sus envases los riesgos involucrados y una completa información acerca de los antídotos necesarios en caso de urgencia.
41
En cambio, para medir el grado de compatibilidad biológica de los biomateriales, se utilizan dos tipos de pruebas: Ensayos de DISCRIMINACION, los que pueden ser IN VITRO e IN VIVO. - Ensayos de UTILIZACION. 1.
Ensayos de Discriminación: Estos ensayos miden el grado de toxicidad celular de los biomateriales, midiendo su efecto sobre la morfología o el metabolismo de los tejidos y /o células y bacterias con los que entran en contacto. Estas son las primeras pruebas a que se somete el material, antes de seguir con las otras que ya son de aplicación clínica de él.
Como ya se mencionó, pueden ser de dos tipos: a)
Ensayos de discriminación in vitro: Miden las reacciones tóxicas que se producen en las células o bacterias que entran en contacto con los biomateriales. Son pruebas eficientes por los resultados obtenidos y económicas de realizar. Pueden ser de distinto tipo, utilizando cultivos de células en capas únicas, cultivos celulares sobre filtros de Millipore (Figura Nº 19), cultivos bacterianos, células en suspensión, etc. En el primer caso se analiza el efecto del material sobre el aspecto microscópico de las células, su metabolismo y el número de células viables después del test. En el segundo caso, se puede evaluar la actividad celular, determinando el efecto del material sobre ella a través del grado de inhibición del desarrollo celular.
42
Figura Nº 19 Filtro de Millipore En el tercer caso, se evalúa el efecto del material sobre el desarrollo bacteriano, a través del grado de inhibición de este contando el número total de unidades que forman las colonias. En el cuarto caso se evalúa el grado de citotoxicidad, en un ensayo rápido y sensible que permite cuantificar el daño celular gracias a que hay un contacto más directo con los materiales a testar, y a que, dado que se utilizan radioisótopos, el recuento de ellos es muy exacto. b)
Ensayos de discriminación in vivo: Utilizan animales de experimentación para medir el grado de toxicidad sistémica aguda, la producción de inflamaciones agudas o crónicas, la producción de tumores, irritación de mucosas, etc. Para medir el grado de toxicidad aguda sistémica, se agrega el material en diferentes medios de suspensión a la dieta del animal de experimentación o directamente por intubación estomacal. Luego se registran los efectos tóxicos diariamente y el número de animales sobrevivientes al final del test. La medición del resto de las variables se realiza mediante implantes en tejido subcutáneo o muscular de tabletas hechas
43
con los materiales a testar. Estas pruebas pueden ser a corto, mediano y largo plazo, para medir la producción de respuestas inflamatorias agudas o crónicas y la posibilidad de producción de lesiones tumorales. Estos dos tipos de ensayos de discriminación pueden brindar información acerca de la compatibilidad biológica de un material, sin embargo, no está clara la correlación entre la información obtenida a través de ellos con la aplicación clínica de estos materiales. Una forma más directa de ver esto, es analizar el material de acuerdo a la forma en que se va a utilizar sobre los tejidos humanos, y esto se realiza a través de las pruebas de utilización, que también requiere de animales de experimentación. 2.
Ensayos de utilización: Como se señaló, se evalúa el material de acuerdo a la forma en que será utilizado clínicamente y es la segunda etapa de la evaluación Biológica y el paso previo a su prueba clínica en seres humanos.
También pueden ser de distintos tipos y evaluar las respuestas de tejidos diferentes:
Ensayos sobre dientes Normales: Para comprender las posibles respuestas o las condiciones sobre las cuales se va a trabajar, se hace necesario tener presente algunas consideraciones previas sobre la naturaleza e histología de los tejidos dentarios. La dentina no es un tejido compacto sino que está atravesada por numerosos conductillos que van desde la cámara pulpar hasta el límite amelodentinario, dentro de los cuales se encuentran las prolongaciones protoplasmáticas de los Odontoblastos. Estos túbulos no son rectos, sino que son sinuosos describiendo una especie de S muy abierta en su trayectoria separándose entre sí al acercarse al esmalte, Además, están intercomunicados entre sí permitiendo una rica inervación e irrigación de la dentina. El número de túbulos varía entre 30.000 a 70000 por mm2, dependiendo de la pieza
44
dentaria y la profundidad dentinaria. Los túbulos son más pequeños en su diámetro en la periferia y más separados entre sí, lo que determina su menor número por unidad de superficie, aquí llegan a tener 1 (um) de diámetro mientras que cerca de la pulpa su diámetro aumenta ostensiblemente llegando a tener 3 um aumentando la permeabilidad dentinaria. La superficie tubular constituye el 10% de la dentina superficial y el 45% a nivel pulpar. A través de los túbulos circulan algunos fluidos y los cambios en éstos se relacionan con la aparición de dolor, además puede haber paso de sustancias tóxicas a través de los túbulos. La pulpa mantiene una presión hidrostática de alrededor de 30 mm de Hg, lo que hace que los fluidos circulen de la profundidad a la periferia, sin embargo las sustancias tóxicas y bacterias difunden hacia la pulpa. Si pensamos que la caries es una infección que produce la penetración de sustancias tóxicas y bacterias a través de los conductillos, la pulpa reaccionará mediante una inflamación produciendo dentina reparativa. Lo mismo sucede al colocar un material de restauración y la respuesta pulpar frente a ellos es la que debe ser analizada en estas pruebas. A diferencia de los ensayos de discriminación, aquí se estudian los materiales en el mismo ambiente tisular en el cual se van emplear: la pulpa, los tejidos mucosos y los tejidos de soporte. a)
Respuesta Pulpar: de acuerdo a la Especificación Nº 41 los materiales se colocan en cavidades confeccionadas sobre dientes intactos de seres humanos( Figura Nº 20), monos u otros animales similares.
Las cavidades se preparan de un tamaño standard de 1,5 veces el diámetro de las fresa en el ancho cavitario, 3 veces en el largo y una profundidad que deje remanente dentinario de 0,5 mm. Se preparan 5 cavidades por cada compuesto a evaluar y cada control, utilizando un número equivalente de piezas anteriores, posteriores, superiores e inferiores. Al término del estudio, a los 3 días, 5 y 8 semanas, se extraen las piezas y se las prepara para su estudio microscópico, clasificando la respuesta pulpar según su intensidad y midiendo la dentina remanente(Figura Nº 21) y de reparación de todas las muestras usando un fotomicrómetro.
45
Figura Nº 20 Cavidades en diente humano
Figura Nº 21 Dentina y Predestina La respuesta pulpar se basa en su aspecto y se la clasifica en severa, moderada y leve. La respuesta severa se caracteriza por un infiltrado de células inflamatorias adyacente a la cavidad, hiperemia y absceso localizado. La capa de Odontoblastos está destruida o notoriamente desorganizada, la predentina es mínima o inexistente. La respuesta moderada: se caracteriza por un aumento notorio de células inflamatorias, hiperemia localizada y hemorragia ocasional en la
46
capa odontoblástica o subodontoblástica. Los Odontoblastos pueden aparecer discontinuos o desplazados al interior de los conductillos. La predentina es de espesor reducido o también puede estar ausente. La respuesta leve: se caracteriza de solo un ligero aumento de las células inflamatorias, suave hiperemia y unas pocas hemorragias en la zona odontogénica como resultado de irregularidades en la capa de odontoblastos. Estas respuestas se observan a los 3 días y para descartar que hayan sido provocadas por el Stress operatorio en la preparación cavitaria, se les compara con los controles negativos o positivos preparados en las mismas condiciones. Ensayos sobre dientes con inflamación: en los casos anteriores se utilizaban dientes sanos para evaluar la respuesta pulpar frente a un determinado material, sin embargo, cabe la duda ¿es igual la respuesta cuando el diente ya ha sido lesionado por una infección como la caries que ya podría haber causado algún grado de inflamación pulpar?. Esto es importante, puesto que en la mayor parte de los casos, es así como van a interactuar los materiales en dientes humanos. Para simular esta situación, se ha diseñado un modelo experimental que imita una pieza dañada, induciendo una caries en una pieza sana, o provocando una respuesta pulpar similar a la que habría en presencia de una caries. Para ello se confecciona una cavidad en pieza sana en la misma forma que el caso anterior y se procede de alguna de estas formas: 1) Se coloca dentina cariada en su interior y se obtura con un cemento durante 4 a 7 días. 2) Se coloca una obturación temporal durante 4 a 7 días. 3) La cavidad se deja sin obturar en el medio bucal durante el mismo lapso de 4 a 7 días. Después de ese tiempo se retiran las obturaciones y la dentina cariada, se secan las cavidades y se coloca el material a testar en el piso
47
cavitario, sellando la cavidad con amalgama. Dado que la cavidad que se deja descubierta puede causar respuestas muy diversas, lo más usado es la técnica de obturación temporal o la dentina cariada, que causan respuestas moderadas o severas respectivamente. Este sistema ha ganado aceptación ya que se parece más a la situación que se da en la realidad. Aquí no se evalúa el estado pulpar final sino que también el tipo de dentina de reparación, cuya respuesta ideal es la formación de dentina regular ( Figura Nº22), ya que se pueden formar otros tipos como: dentina reparativa con pocos túbulos, osteodentina irregular y una combinación de ellas. La osteodentina y dentina irregular son respuestas severas a la acción de un material.
Figura Nº 22 Formación de Dentina Respuesta Gingival: diversos materiales se colocan en cavidades operatorias talladas en piezas dentarias, de manera que queden subgingivales. Dado que normalmente la encía puede presentar algún grado de inflamación es necesaria una adecuada profilaxis previa a la preparación cavitaria. Está demostrado que la placa bacteriana es el agente etiológico más importante en la producción de inflamación gingival, sin embargo las restauraciones rugosas, los márgenes sobreextendidos y el contorno defectuoso pueden colaborar al facilitar la retención de placa bacteriana.
48
Dado que los procedimientos operatorios pueden causar algún grado de inflamación gingival, se debe dar un tiempo para que se produzca la cicatrización antes de evaluar la zona de la restauración, del mismo modo debe haber una muy buena higiene y la encía debe tener un aspecto normal. Los materiales son colocados de acuerdo a las instrucciones del fabricante y analizados a corto plazo (7 días) y largo plazo (30 días). Las respuestas se clasifican en 3 categorías: -
Leve: pocas células redondeadas en el epitelio y tejido conjuntivo adyacente.
-
Moderada: numerosas células redondeadas conjuntivos y pocos neutrófilos en el epitelio.
-
Severa: adelgazamiento o ausencia de epitelio y aumento de las respuestas de cada categoría.
en
tejidos
Ensayos sobre mucosa: los materiales a evaluar son colocados en la zona palatina de prótesis, o en dispositivos similares, para permitir de esta manera el contacto entre material y mucosa, de manera de poder estudiar la respuesta que es muy similar a la de las encías, pero de menor intensidad. Correlación entre ensayos de discriminación y de utilización: no existe una correlación positiva entre ambos tipos de ensayos, por lo que algunos investigadores han discutido la validez de los de discriminación, sin embargo sus costos son sensiblemente inferiores y dan una información adecuada en cuanto a la interacción de los materiales y el medio biológico, sin embargo muchas veces los resultados no concuerdan con los obtenidos con ensayos de utilización. Por otra parte, los ensayos con implantes son de gran valor para evaluar los materiales que serán utilizados como "implantes" o materiales para rellenos endodónticos. En estos casos los estudios de discriminación y
49
utilización son lo suficientemente concordantes para poder compararlos entre si. Hoy en día, los ensayos biológicos han sido establecidos como normas, con programas de evaluación similares, en muchos países en los cuales se exigen pruebas biológicas y clínicas antes de aceptar cualquier material para su uso clínico. Ningún ensayo de discriminación puede reemplazar a uno de utilización, pero cada prueba de por sí, nos puede brindar información fundamental, de allí la importancia de continuar con los esfuerzos para lograr una mejor correlación de ambos tipos de ensayos. BIBLIOGRAFIA 1.-
Craig, Robert G. "Materiales Dentales Restauradores". Editorial Mundi. séptima Edición 1988. cap.7, pág.149-172.
2.-
Especificación Nº41, Asociación Dental Americana.
3.-
Normas uniformes recomendadas para la Evaluación Biológica de Materiales Odontológicos, Documento HP/DH/13. OPS, OMS,1972.
4. -
Phillips, Ralph W. "Skinner's of Dental Materials. WB Saunders Ninth Edition, 1991, cap. 4, págs. 61-67.
50
PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS BIOMATERIALES DE USO ODONTOLÓGICO.
DR. MANUEL EHRMANTRAUT N. DR. ROBERTO BAEZA W. DR. MARCELO BADER M. DR. CRISTIAN ASTORGA M. Los Biomateriales de uso Odontológico pueden ser de diversos tipos, así tenemos aleaciones metálicas, cementos cerámicos, polímeros orgánicos, etc.; cada uno de ellos va a tener un comportamiento y propiedades bien definidas que de alguna manera van a influir en la selección por parte del profesional para los fines que éste estime necesarios. Para un mejor estudio de los materiales dentales es necesario recurrir a otras Ciencias como son la Física, la Química y la Biología. Los fenómenos que analizan esta Ciencias aplicadas a los materiales dentales van a definir su comportamiento en el organismo vivo, por lo que su estudio ayuda a una correcta selección de ellos, lo que nos puede ayudar al éxito de nuestra terapia clínica. No se puede establecer una línea divisoria definida entre estas ciencias en lo que a su importancia para la Odontología se refiere, porque la superposición de ellas tiende a producir un área continua de conocimiento y las investigaciones científicas realizadas en cada una se entrelazan constantemente entre sí.
51
Sólo por un motivo didáctico para iniciar su estudio, vamos a separar estas Ciencias y estudiaremos las propiedades de los Biomateriales desde un punto de vista Físico, Químico y Biológico en forma independiente, a pesar que ellas constituyen un solo todo. Para el estudio de las propiedades físicas de los materiales dentales, debemos interiorizarnos en su estructura básica, es decir su configuración espacial, la forma en que se disponen sus partículas, las relaciones entre ellas y qué fuerzas de enlaces la mantienen unida permitiendo que sea un ente en particular. Se podría definir a los biomateriales dentales como "la materia o materias empleadas para ejercer la profesión relativa a los dientes, o bien, para ejercer la Odontología" (Macchi). Desprendiéndose de lo anterior, surge el término materia, que según textos de química y física la definen como todo aquello que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio, es decir volumen. Esta materia, a su vez está formada por partículas que mantienen una relación entre ellas, y de acuerdo a su estabilidad es que nosotros encontramos 3 estados de la materia. Son ellos, ordenados de mayor a menor estabilidad: sólido, líquido y gaseoso, y cualquiera sea la materia en particular, puede encontrarse en uno de estos estados, dependiendo de las condiciones o fenómenos ambientales que incidan sobre ella. Así por ejemplo, la materia que a temperatura ambiente se encuentra sólida, al aplicarle energía calórica, es decir, al calentarla, puede cambiar de estado, primero a líquido y posteriormente a gaseoso. Para que esto así suceda, esta energía calórica debe superar a la energía que mantiene unida a la materia, denominada cohesión y mientras mayor sea ésta, mayor será la energía externa que habría que aplicarle al sistema para cambiarlo de estado. Hemos hablado de partículas y fuerzas que mantienen unida a la materia. A continuación entonces, describiremos brevemente que son cada una de ellas.
52
Partícula es la unidad elemental o básica que distingue a la materia, y la partícula más pequeña que encontramos es el átomo, ya que si este lo subdividimos, la materia pierde sus características. Si se agrupan átomos iguales, darán origen a los elementos puros, que son los que encontramos claramente identificados en la tabla o sistema periódico de los elementos confeccionado por Mendeliev. Pero también se pueden agrupar o bien combinar, átomos de diferente naturaleza dando origen a moléculas, que serían las unidades básicas o elementales de un material dado. Para ello, estas moléculas y átomos deben estar unidos y entonces cabe preguntarse: ¿Cómo están unidas estas partículas entre sí?. Lo hacen a través de uniones o enlaces químicos que pueden ser primarios (de alta energía) y/o secundarios (de baja energía). Estas uniones van estar muy relacionadas con lo que son las Propiedades Físicas de los Biomateriales, y especialmente con un grupo dentro de ellas, como son las Propiedades Mecánicas. Existen tres tipos de enlaces primarios, estos son: - uniones metálicas. - uniones iónicas. - uniones covalentes. El primer tipo, como su nombre lo indica, es aquel que se establece en los materiales metálicos, los que serán estudiados en un capítulo aparte, y consiste en que los núcleos de los átomos que poseen carga eléctrica positiva, se agrupan ordenadamente, equidistantes entre sí, y son rodeados por una nube electrónica que posee carga negativa. Esta disposición de cargas, permite mantener unidos los átomos y así se originan los cuerpos o materiales metálicos. Esta configuración del enlace, con una nube electrónica que no pertenece a un núcleo específico, se logra porque los metales ceden el o los electrones de su orbital más externo, los que pasan a formar la mencionada nube con carga negativa rodeando a los núcleos que quedan cargados positivamente.
53
Los metales siempre van a ceder los electrones de valencia, dando origen a cationes (iones +). Pero existen otros elementos, no metálicos que tiende a aceptar o ganar electrones quedando cargados negativamente dando origen a aniones (iones -). De esta manera pueden establecerse uniones entre estos elementos con otros de carga opuesta. Así por ejemplo en el cloruro de sodio (NaCl), sus átomos están unidos mediante este sistema, ya que el sodio (metálico) tiende a ceder su último electrón, y el cloro (no metálico), tiende a ganar un electrón; de esta manera quedan unidos por tener carga eléctrica opuesta. Este enlace se denomina: unión iónica o electrovalente, en la cual participa un metal que se ioniza positivamente (cation) y un no metal que ioniza negativamente (anión). Este enlace está presente, por ejemplo en los materiales cerámicos. En otros casos los elementos no ceden ni captan electrones, sino que les es más fácil compartir los que se encuentran en su última capa, completando así su orbital. Es el caso por ejemplo, del silicio con el oxígeno; el primero tiene cuatro electrones en su última capa y el segundo tiene seis. De acuerdo con esto, un átomo de silicio comparte un electrón con un átomo de oxígeno y puede aceptar hasta cuatro; por su parte, el oxígeno va a compartir sus electrones con dos átomos de silicio dando origen a un reticulado o configuración bien definida. Este es el llamado enlace covalente y es el de mayor energía, y está presente en los materiales cerámicos y orgánicos y en algunos casos de materiales metálicos. Estas uniones primarias son de alta energía lo que incide directamente en las propiedades del material en que se manifiestan, ya que para separarlas se requiere de mucha energía la que puede ser calórica, mecánica, etc. Cuando se agrupan algunos tipos de átomos entre sí y forman un material identificable, podemos hablar de moléculas por ejemplo: CH3-(CH2)n - COOH C=C
o
H
H
CH2=CHCl
54
H Cl
En las moléculas, los átomos están unidos por enlaces covalentes, pero a su vez estas moléculas tienen que unirse entre sí, para dar cuerpo al material. ¿Cómo lo hacen? Dentro de una molécula pueden existir zonas de carga positiva y negativa, lo que constituye un dipolo, lo que puede permitir que se unan estas moléculas a través de sus polos opuestos. En otros casos, las moléculas son simétricas, y no existirán zonas de carga positiva o negativa, pero como los electrones están en continuo movimiento pueden determinar en un momento dado zonas de mayor concentración de electrones y de esta manera generar dipolos. En este caso son dipolos fluctuantes, a diferencia del anterior, que son dipolos permanentes. En forma general y muy sucinta estas son las uniones secundarias, de más baja energía que las primarias. Se les puede encontrar con el nombre de fuerzas de Van de Waals o de dispersión de London.Este tipo de uniones son las que caracterizan principalmente a los materiales orgánicos, lo que por esta razón poseen bajas propiedades mecánicas, como se estudiará más detalladamente en el capítulo correspondiente. En lo que ha estado sólido se refiere, la materia puede adoptar dos disposiciones de sus partículas componentes: 1.
Estado cristalino de la materia: se refiere a una disposición ordenada de los átomos constituyentes y repetida en el espacio lo que le confiere propiedades direccionales. Esto se logra porque los átomos pierden gran parte de su energía cinética manteniéndose en una posición definida. En algunas circunstancias, por ejemplo cambiando condiciones físicas, estas disposiciones u ordenamiento espacial pueden variar, dando origen a las formas alotrópicas y polimórficas (elementos y moléculas respectivamente) que van a presentar distintas propiedades.
55
2.
Estado amorfo de la materia: el término amorfo significa sin forma, por lo tanto este grupo de materiales no tiene una estructura cristalina sino una disposición más o menos desordenada de sus partículas con un alto grado de viscosidad y alguna resistencia a la deformación plástica. Sus propiedades son iguales en todas las direcciones. Al ser calentados se ablandan gradualmente y finalmente se hacen fluidos cuando la temperatura es suficientemente alta, a diferencia de los sólidos cristalinos que pasan rápidamente de sólido a líquido.
Por consiguiente, la diferencia entre sólidos cristalinos y amorfos está en el ordenamiento atómico y en el grado de orden geométrico que existe dentro del sólido. Teniendo una visión más clara acerca de qué son los materiales y como están constituidos, podemos estudiar sus propiedades, ya que éstas tienen íntima relación con su estructura atómica y molecular y las uniones entre ellos. El término PROPIEDADES FISICAS, se puede definir como el comportamiento de los materiales al interaccionar con diferentes tipos de energías o agentes físicos, tales como la luz, el calor, la electricidad, la fuerza de gravedad, las cargas, etc.. Una forma de clasificarlas es según el TIPO de energía que las provoca, así tendremos PROPIEDADES OPTICAS, ELECTRICAS, TERMICAS, MECANICAS, etc. Otra forma de clasificarlas es de acuerdo a la parte del átomo que se ve afectada por la energía que éstos reciben. De esta manera tendremos propiedades físicas: - Dependientes del núcleo atómico: Densidad, peso específico. - Relacionadas con los electrones:
56
Reflexión, absorción y transmisión de energías térmicas, eléctricas, luminosas etc. - Relacionadas con la interacción entre partículas: Referidas a los fenómenos que hacen variar las distancias (el equilibrio dado entre energía cinética y potencial), entre átomos y/o moléculas; entre éstas se encuentran: Temperaturas de transición (cambios de estado físico). Fuerzas de cohesión. Viscosidad Energía superficial Tensión superficial Coeficiente de variación dimensional térmico Propiedades mecánicas. Para establecer un orden, revisemos estas propiedades, de acuerdo a la energía que interactúa con la materia. PROPIEDADES OPTICAS: Las propiedades ópticas, se refieren al comportamiento de los materiales ante la energía luminosa o LUZ, la cual se define como ondas electromagnéticas capaces de ser detectadas por el ojo humano, y que comprende todas aquellas ondas cuyas longitudes varían entre los 400 y 700 nanómetros (1 n = 1/1000 micrón.); la mezcla de todas estas longitudes de onda, se aprecia como luz blanca; estas ondas al incidir sobre un cuerpo pueden transmitirse (atravesarlo) y/o reflejarse en él, experimentando fenómenos entre los cuales tenemos: ABSORCION: los fotones de luz son absorbidos por el cuerpo (específicamente por los electrones libres), lo cual le da opacidad a éste; ej. un cuerpo que absorba toda la luz que le llega se verá negro (figura Nº 22).
57
Figura Nº 22 Absorción REFLEXION: es el "rebote" de los fotones de luz en el cuerpo; este rebote siempre será en la misma angulación en que incide el rayo de luz sobre la superficie del cuerpo, por lo tanto un cuerpo que posea una superficie plana y lisa, hará que todos los rayos que inciden sobre él puedan ser reflejados en forma paralela y en la misma dirección, y por esta razón es que el ojo lo verá BRILLANTE, ya que le llega "toda la luz" que se refleja; ahora si el cuerpo presenta una superficie irregular, los haces de luz rebotarán también irregularmente, con lo cual el ojo verá menos luz que la que incide sobre el cuerpo y este se verá OPACO (figura Nº 23).
Figura Nº 23 Reflexión
Figura Nº 24 Refracción
58
REFRACCION: es el cambio de velocidad con el consecuente cambio de dirección del haz de luz al pasar de un medio a otro de densidad diferente. Se mide a través del índice de refracción, el cual relaciona la velocidad de la luz en el aire o en el vacío, con la obtenida en un medio dado (figura Nº 24). FLUORESCENCIA: es la capacidad de algunos materiales de generar energía luminosa al incidir sobre ellos un haz de luz; la luz producida es de mayor longitud de onda que la de la fuente, o sea es de menos energía. Otra propiedad óptica importante en odontología es el color: El COLOR el cual es la respuesta subjetiva del ojo (figura Nº 25) ante una longitud o longitudes de ondas dadas ya sea transmitidas o reflejadas por un cuerpo; los colores percibidos por el ser humano van entre las longitudes de onda de 400 n. ((azules) hasta los 700 n. (rojos), y en la percepción del color podemos distinguir tres propiedades de éste:
Figura Nº 25 Espectro de la luz
59
a) TINTE: es el color propiamente tal, es decir la longitud de onda específica reflejada por el cuerpo, ej. : verde, rojo, azul. b) TONO O VALOR: es el grado de "mezcla" del tinte con blanco o negro, corresponde a la reflectancia luminosa. ej.: verde claro, verde oscuro. c) INTENSIDAD: es el grado de saturación del color ("harto color", "poco color"). ej. verde brillante. Dentro de las propiedades del color, también tiene gran importancia en la práctica clínica diaria el llamado: METAMERISMO, el cual puede definirse como la característica de dos materiales diferentes, de verse iguales cuando se expone ante una fuente luminosa, pero diferentes ante otra fuente de luz. - PROPIEDADES ELECTRICAS : Cuando los materiales se ven expuestos a la electricidad, pueden comportarse de distintas maneras: 1) Conducir o resistir el paso de flujos de electrones a través de ellos, y de acuerdo a esto pueden presentar : - CONDUCTIVIDAD ELECTRICA: la cual es la capacidad de un material de permitir el paso de electrones, y es directamente proporcional a la cantidad de electrones libres del material, por eso los metales, que poseen "nubes" electrónicas, son por lo general buenos conductores. - RESISTIVIDAD ELECTRICA : es la dificultad que presenta un material al paso de la corriente eléctrica y se puede medir para un material dado por su CONSTANTE DIELECTRICA, la cual relaciona la conductividad del material, con la ausencia de ésta en el espacio vacío. Asimismo el término DIELECTRICO se aplica al material que no deja pasar la corriente eléctrica.
60
2) Generar fenómenos eléctricos al interactuar dos o más materiales que presentan diferencias de potencial eléctrico entre ellos. Entre estos fenómenos se pueden mencionar: - CORRIENTES GALVANICAS: Son flujos de electrones que se generan al "contactar" dos materiales con cargas superficiales diferentes, los que al contactarse producen una diferencia de potencial que genera un flujo de electrones o corriente eléctrica; éstas, al ocurrir en boca, pueden transmitirse hacia la pulpa dentaria estimulando sus terminaciones nerviosas y percibirse como dolor por parte del paciente cuyo mayor o menor magnitud dependerá de su umbral de estimulación. Estos fenómenos pueden ocurrir no solo al contactar dos elementos sino también al interactuar dos materiales a través de un medio con iones (ej. saliva). Estas corrientes galvánicas pueden producir también una pérdida de electrones en uno de los materiales, y hacen que este quede tan desequilibrado electrónicamente (a nivel de partículas) que puede también perder protones (núcleos) lo que significa pérdida de materia produciéndose el fenómeno de :
CORROSION ELECTROQUIMICA: que es la pérdida superficial de sustancia o materia. Cabe señalar que esto también ocurre por la alta tendencia a oxidarse (figura Nº 26) en solución que poseen algunos materiales en especial los metales.
Figura Nº 26 Oxidación PROPIEDADES TERMICAS Entre las más importantes podemos destacar:
61
TEMPERATURAS DE TRANSICION: son aquellas en las cuales un cuerpo cambia de estado sólido a líquido (T° de fusión) y líquido o gas (T° de ebullición) o cambia sus propiedades dentro de un mismo estado, y están referidas a la cantidad de energía cinética ya sea agregada o disminuida a las partículas que forman la materia. - CALOR DE FUSION: es la cantidad de calorías necesarias para pasar 1 gr. de un material del estado sólido a líquido, a su temperatura de fusión. -CONDUCTIVIDAD TERMICA: es la cantidad de calorías por segundo, necesarias para mantener una diferencia de 1° C entre dos caras de un material de 1 cm.2 de área por 1 cm. de largo. - CALOR ESPECIFICO: es la cantidad de calor necesario para elevar la temperatura de un gr. de un material en 1° C ( por ej., la cantidad de calor para subir de 15° C a 16° C, 1 gr. de agua, es 1 CALORIA). - DIFUSIVIDAD TERMICA: es una expresión más adecuada para su uso en odontología, ya que mide el flujo de calor y su fórmula es: Conductividad térmica Difus.Térmica = ----------------------------Calor específico x Densidad. - Coeficiente de variación dimensional térmica lineal: Es una expresión que dice relación con el cambio de tamaño que experimenta un cuerpo al aumentar o disminuir su temperatura, generalmente se le llama como: COEFICIENTE DE EXPANSION TERMICA LINEAL, el cual puede definirse como la variación de longitud (en cantidad de veces) que experimenta la unidad de un material al aumentar su temperatura en 1ºC.; esto significa por ejemplo que si una varilla de 1 metro de longitud de un material crece a 2 metros al aumentar su temperatura en 1ºC su coeficiente sería igual a 1; lógicamente los valores que se obtienen siempre son muy inferiores a 1, por lo que se expresan
62
científicamente en forma exponencial negativa para su mejor comprensión, ej.: un coeficiente de 0,000001/ºC puede ser expresado como 1 x 10-6/ºC. Existe una fórmula que permite calcular este coeficiente al medir un espécimen de prueba antes y después de variar su temperatura, la fórmula es: long. final - long. inicial COEF EXP. T°° LIN.= -------------------------------------= / °C long inicial x (T°° final - T°° inicial) Esta propiedad térmica esta íntimamente relacionada con la variación de la fuerza de atracción (enlaces) entre las partículas, lo cual determina a su vez: - COHESION: es la mayor o menor unión (Energía) de las partículas entre sí, lo que en el caso de los materiales líquidos puede expresarse como la FLUIDEZ o en su inverso, la VISCOSIDAD. A su vez la cohesión a nivel de superficie puede manifestarse como diferentes fenómenos, a saber: - ENERGIA SUPERFICIAL: es la energía que se manifiesta en la superficie de un material al quedar las partículas de esta capa sin unión con sus similares hacia el exterior, con lo que se forma una "zona de atracción" superficial capaz de reaccionar con muchos elementos y compuestos; es obvio que mientras mayor sea la cohesión (energía de enlaces) de un material mayor será su energía superficial. - TENSION SUPERFICIAL: es la energía de unión (cohesiva) que tienen las partículas superficiales entre sí y se aplica a los líquidos; esta tensión puede disminuir si se aumenta la Tº (disminuye la cohesión) o si se interpone entre las partículas elementos que impidan la atracción entre ellas ej. impurezas, detergentes, etc.(figura Nº 27)
63
Figura Nº 27 Tensión superficial. La energía superficial permite que los sólidos y líquidos "fijen" en su superficie a líquidos o gases en un fenómeno llamado ADSORCION, además por un proceso de difusión estos gases o líquidos pueden penetrar al interior del material en una situación llamada ABSORCION; ahora bien, como es muy difícil distinguir en la práctica ambos hechos, a todo el proceso se le denomina SORCION. BIBLIOGRAFIA - Craig, Robert / Materiales Dentales Restauradores / Editorial Mundi / 7ª Edición / 1988 / Caps. 1 , 2. - Macchi, Ricardo / Materiales Dentales (Fundamentos para su estudio) / Editorial Panamericana / 1980 / Pgs. 11-26. - O'Brien/Ryge / Materiales Dentales y su selección / Ed. Panamericana / 1980 / Pgs. 17-27. - Phillips, Ralph / La ciencia de los Materiales Dentales de Skinner / Ed. Interamericana / 8ª Edic. / 1987 / Pgs. 10-28, 51-65.
64
PROPIEDADES MECÁNICAS DE LOS BIOMATERIALES DE USO ODONTOLÓGICO.
DR. MANUEL EHRMANTRAUT N. DR. MARCELO BADER M. DR. CRISTIAN ASTORGA M. Los diferentes materiales que encontramos en la naturaleza están constituidos por partículas (átomos y moléculas). Estas partículas se mantienen unidas entre sí por los diferentes tipos de enlaces que se establecen entre ellas, lo que se conoce con el nombre de cohesión. Esto permite a la materia presentar una determinada forma, cuando se encuentra al estado sólido. Estos enlaces o uniones que presenta la materia, pueden ser de tipo primario o secundario, siendo los primarios de mayor energía, por lo tanto de mayor fuerza (ver guía de propiedades físicas). De acuerdo al tipo de enlaces existentes y, a la forma como se organizan estas partículas, vamos a encontrar diversos tipos de materiales, los que pueden ser agrupados en cuatro categorías : - orgánicos. - metálicos. - cerámicos. - combinados. Cada uno de ellos presenta características y propiedades, las que va a estar directamente relacionadas con el tipo de enlace que presentan sus partículas constituyentes.
65
Estos materiales, al ser utilizados en la cavidad bucal, van a estar sometidos a diversos fenómenos, los cuales pueden alterar su estructura y sus uniones. Entre estos fenómenos, quizás los más frecuentes, sean las fuerzas o cargas que recaen sobre ellos, produciendo alteraciones en su estructura. Esto hace necesario estudiar el comportamiento de los materiales ante la acción de estas fuerzas, lo que se corresponde a las propiedades mecánicas de estos compuestos. Las propiedades mecánicas son una parte de las propiedades físicas, en las que la materia va a interaccionar con fuerzas externas denominadas CARGAS, y éstas pueden ejercerse sobre un cuerpo de distintas formas, todas ellas tratando de deformar los cuerpos. Estas cargas se clasifican en: I.- Traccionales : Son aquellas cargas que se ejercen sobre un cuerpo en un mismo eje (dirección), en sentido contrario, alejándose una de otra tratando de alargar la dimensión de dicho cuerpo. Estas cargas traccionales tienden a vencer la fuerza de atracción entre partículas II.- Compresivas : Son aquellas cargas que se ejercen sobre un cuerpo en un mismo eje, en distinto sentido, oponiéndose una contra la otra, tratando de acortar la dimensión de dicho cuerpo. Estas cargas compresivas, tienden a vencer las fuerzas que mantienen en equilibrio las partículas por repulsión entre ellas III.- Tangenciales : Son aquellas cargas que se ejercen sobre un cuerpo en diferentes ejes, paralelos entre sí, en distinto sentido y que tratan de acercarse una a la otra. Estas cargas tangenciales, también llamadas de cizallamiento, pueden alterar la unión de las partículas separándolas en un proceso llamado corte . Todas estas cargas, al incidir sobre un cuerpo, van a generar una respuesta tratando de resistirse al efecto que ellas podrán producir en el material. Esto es lo que se conoce como TENSION. Esta TENSION entonces, corresponde a la fuerza generada a nivel de los enlaces existentes entre las partículas, que tratan de evitar el cambio
66
de posición o la disposición de ellas dentro de la estructura interna del material. De allí que, como esta es una característica íntima que depende de los enlaces existentes en la materia, esta Tensión no es medible y basándose en el principio de acción y reacción (tercera ley de Newton), se infiere que ella es igual a la carga recibida, la que sí puede ser cuantificada con instrumentos adecuados. Para cuantificar o medir estas cargas se utilizan las UNIDADES DE MEDIDA, que tradicionalmente eran las libras/fuerza y los kg./fuerza, según el país donde se utilizaran; pero como una manera de estandarizarlas, dejando una sola medida de uso Internacional, desde hace algún tiempo se ha convenido en utilizar el NEWTON (N), medida de fuerza equivalente a 0,102 kg./fuerza y es igual a la fuerza necesaria para imprimirle a 1 kg. masa una aceleración de 1 m/seg2. Ahora bien, dado que la fuerza ejercida siempre se aplica sobre un cuerpo que posee un área determinada, las unidades de medida deben ser de PRESION, es decir, fuerza/superficie (F/A), por lo tanto las unidades a utilizar son el N/mm2(Newton/milímetro2) o lo que es igual MN/mt2 (Meganewton/metro2). Esta unidad es correspondiente con otra denominada MEGAPASCAL (Mpa), que es la más utilizada en la actualidad en el mundo, ya sea como tal o como MN/mt2. DEFORMACION: la materia, al recibir una carga determinada, puede resistirla, pero al ir aumentando esta carga, llega un momento en que la fuerza de sus uniones (enlaces) ya no puede hacerlo y por lo tanto pierde su forma, es decir se deforma; esta deformación es medible y permite ser registrada. Ahora bien, al incrementar la carga y medir la deformación ocurrida con cada incremento de ella, podremos confeccionar una tabla de 2 variables la cual puede ser llevada a un gráfico de tipo X,Y en el cual los valores de tensión se ubican en la ordenada y los de deformación en la abscisa. Lo anterior permite establecer una relación entre la tensión o carga aplicada y la deformación producida, la cual es característica para cada material, y la forma más práctica de apreciarla es con esta expresión gráfica que se llama CURVA DE TENSION/DEFORMACION (T/D). Al analizar este gráfico, se pueden encontrar las distintas formas de comportamiento
67
de los materiales frente a los incrementos de las cargas, es así como vamos a encontrar:
DEFORMACION ELASTICA Y PLASTICA: Al actuar una carga, el cuerpo que la recibe se deforma, pero si liberamos la carga antes de llegar a un cierto límite, el cuerpo va a recuperar su dimensión original; esto es lo que se denomina DEFORMACION ELASTICA. Sin embargo, sobrepasando ese límite, al liberar la carga el cuerpo va a recuperar solo parcialmente su dimensión original, y el mayor o menor porcentaje de recuperación va a depender de la intensidad de la carga; esto es lo que se denomina DEFORMACION PLASTICA o permanente. LIMITE YOUNG:
ELASTICO,
PROPORCIONAL,
MODULO
DE
En la curva T/D, el punto límite hasta donde un material se comporta elásticamente se llama LIMITE ELASTICO, y si analizamos la curva bajo este límite, nos encontraremos con algunas características: la curva desde el punto cero se va desarrollando en línea recta hasta un punto donde deja de hacerlo y presenta una desviación en su trayectoria, es el llamado LIMITE PROPORCIONAL. Esto quiere decir que bajo este punto hay una proporcionalidad directa entre la tensión aplicada y la deformación producida, y esta proporcionalidad expresada como una ecuación de TENS./DEF. es lo que conocemos como MODULO DE ELASTICIDAD O DE YOUNG, el cual es constante en cualquier parte de la recta analizada, y característico para cada material (LEY DE HOOKE). Es necesario considerar que en la práctica es muy difícil discriminar entre el limite proporcional y limite elástico, por lo tanto SE CONVIENE en que limite proporcional y limite elástico son lo mismo, aunque puedan existir pequeñas diferencias entre ellos en lo que a su ubicación en la gráfica se refiere.
68
LIMITE DE CEDENCIA: Es muy difícil determinar en un gráfico el punto en el cual un material comienza a tener comportamiento plástico, por lo tanto se determina indirectamente en la curva del gráfico T/D, ubicando en la abscisa un punto mínimo de deformación (0,2%) trazando una línea paralela a la recta bajo el limite proporcional, desde la abscisa hasta intersectar la curva trazada en el gráfico, en ese punto se proyecta otra recta paralela, esta vez a la abscisa, llegando a intersectar un punto de la ordenada que nos indica en Mpa, lo que se conoce como RESISTENCIA A LA FLUENCIA O LIMITE DE CEDENCIA del material en estudio; este punto determina la tensión mínima sobre la cual positivamente se sabe que ya hay deformación plástica. RESISTENCIA MAXIMA: Una vez en el rango plástico y ejerciendo cada vez una mayor carga, se llegará a un punto en el cual la fuerza cohesiva de las partículas del material no resistirá más y el cuerpo cede, o sea se rompe; este punto es el llamado RESISTENCIA MAXIMA del material para un tipo específico de carga ejercida (compresiva, traccional o tangencial). RIGIDEZ Y FLEXIBILIDAD: Al comparar las curvas de distintos materiales, se puede apreciar que algunos de ellos necesitan mucha carga para poder deformarse; en cambio otros, ante cargas relativamente menores se deforman con gran facilidad; en el primer caso se trata de materiales RIGIDOS y en el segundo de materiales FLEXIBLES; es de notar que al analizar los módulos de elasticidad de materiales rígidos, estos son mayores que los de los materiales elásticos, lo que se puede apreciar en la línea recta del gráfico la cual se hace más próxima a la ordenada (vertical). Recordemos que el valor del módulo de elasticidad es directamente proporcional a la tensión e inverso a la deformación, lo que nos dice que su valor es más una expresión de rigidez que de elasticidad (a mayor valor del módulo mayor rigidez). FRAGILIDAD: Al analizar curvas de materiales, se aprecia que algunos presentan un rango de deformación plástica muy pequeño, o sea se deforman plásticamente pero rápidamente se fracturan, es decir, requieren poca energía en el rango plástico para llegar a su resistencia máxima. Estos son los materiales FRAGILES.
69
RESILIENCIA Y TENACIDAD: Ambos términos se refieren a la capacidad de absorber energía por un material dado; la RESILIENCIA es la capacidad mayor o menor de absorber energía en el rango elástico, o sea la cantidad de energía que se requiere para llegar hasta el límite proporcional y gráficamente se aprecia como el área contenida bajo la recta del gráfico T/D ; la TENACIDAD en cambio, es la capacidad total de absorción de energía que posee un material antes de fracturarse y se expresa en el gráfico como el área contenida bajo toda la curva T/D. DUCTILIDAD Y MALEABILIDAD: la DUCTILIDAD es la capacidad que posee un material de ser convertido en alambres, es decir, la capacidad de deformarse plásticamente bajo cargas traccionales; la MALEABILIDAD en cambio, es la capacidad de un material de ser convertido en láminas, o sea la capacidad de deformarse permanentemente bajo cargas compresivas. Ahora bien, los materiales más dúctiles y más maleables poseen una alta tenacidad, por lo que al estudiar un gráfico T/D puede predecirse si el material posee o no capacidad de ser convertido en láminas o alambres. VISCOELASTICIDAD: Ante cargas repetidas bajo el límite proporcional, algunos materiales pueden presentar algún grado de deformación permanente, a esto se le llama CREEP, FLUJO o ESCURRIMIENTO, y ocurre porque en la práctica ningún material tiene una estructura perfecta; además, si la temperatura en la cual se encuentra dicho material, se aproxima a los 2/3 de la temperatura de fusión expresada en grados Kelvin, la energía cinética que adquieren algunas partículas del material hacen que sea más susceptible al movimiento, o sea, disminuyen su cohesión por lo que es más fácil su deformación, aún con cargas bajo el límite proporcional. FATIGA: los materiales pueden fracturarse ante la acción de cargas repetidas, ya sea bajo el límite proporcional o bajo el punto de resistencia máxima, porque al realizar cada una de las cargas se van acumulando tensiones (dislocaciones moleculares o fallas entre partículas) que al irse sumando con la repetición de cada carga, termina por fracturar el material.
70
Al estudiar y analizar las curvas de tensión/deformación de diferentes materiales, debemos considerar que la carga que va producir la primera deformación mínima, para poder hacerlo debe sobrepasar la fuerza cohesiva del material, por lo tanto, la intensidad y la velocidad con que se aplique la carga, va a tener influencia en la rapidez e intensidad de las deformaciones producidas y va a ser diferente para cada tipo de material, ya que según sea su naturaleza y tipo, tiene más o menos fuerza cohesiva. Esto significa que un mismo test de resistencia mecánica no siempre puede ser utilizado para comparar materiales de diferente naturaleza. Ahora bien, la velocidad de aplicación de la carga, influye también incluso para un mismo tipo de material, ya que al aplicar una carga con mayor velocidad, se aprecia que su límite proporcional se eleva, o sea se necesitaría más carga para deformarlo permanentemente, lo que le confiere un aumento de elasticidad relativa, esto tiene especial relevancia en la aplicación clínica de nuestros materiales, ya que dependiendo de ello (la velocidad de aplicación de la carga) será el comportamiento que obtengamos del material; por ejemplo, en el retiro de impresiones de boca, que deben superar zonas retentivas sin deformarse permanentemente o sin desgarrarse. RESISTENCIA AL IMPACTO: La resistencia al impacto de un material es su mayor o menor capacidad de resistir una carga repentina, lo cual depende en gran medida de la capacidad de absorber energía (tenacidad) del material; por ejemplo un material cerámico que posea un pequeño rango de deformación plástica va a tener una menor capacidad de absorber energía y va a tener una menor resistencia al impacto. DUREZA SUPERFICIAL Y RESISTENCIA A LA ABRASION: Este tipo de propiedades se refieren a las características de resistencia superficial que posea el material ante fuerzas que lo tratan de desgastar o penetrar. La DUREZA es la resistencia que posee un material a la indentación permanente de su superficie, lo cual se determina con elementos que tratan de penetrarlo o rayar su superficie y los valores que se obtiene
71
relacionan la carga con el grado de penetración o rayado; un valor mayor significa una mayor resistencia o dureza. Algunos métodos empleados para medir la Dureza superficial son : - DUREZA BRINELL: Este método utiliza un penetrador esférico metálico (figura Nº 28), aplicando una carga determinada y midiendo el diámetro de la huella dejada en el material a testear. Esto es simple pero no sirve para materiales frágiles por que se supera mucho el limite proporcional, además al retirar la carga se produce una cierta recuperación elástica por lo que se altera la impresión falseando el dato. Es muy usado para medir la dureza superficial de los metales.
Figura Nº 28 Durímetro Brinell
- DUREZA KNOOP: En este caso se utiliza un penetrador con una punta de diamante de forma romboidal (figura Nº 29), con una diagonal mayor y otra menor; para la medición se utiliza la mayor porque se minimiza el porcentaje de recuperación elástica del material.
72
Figura Nº 29 Durímetro Knoop. - DUREZA VICKERS: Se utiliza un penetrador con una punta de diamante de forma cuadrangular (figura Nº 30) midiéndose sus dos diagonales en la indentación dejada sobre el material.
Figura Nº 30 Durímetro Vickers -
DUREZA ROCKWELL: Mide la profundidad de penetración de un indentador con forma esférica o cónica (figura Nº 31), y usa diferentes cargas para diferentes materiales.
73
Figura Nº 31 Durímetro Rockwell - DUREZA SHORE A: este sistema se utiliza en los materiales elásticos, ya que al ser de esa naturaleza, cuando se le retira la carga recuperan su forma original e impiden mediciones, entonces lo que se hace es medir el grado instantáneo de penetración que realiza un instrumento con una velocidad y una carga dada, midiendo la penetración en una escala que va de 0 a 100, siendo la penetración máxima el valor 0 y la ausencia de penetración el valor 100 ( figura Nº 32).
Figura Nº 32 Durímetro Shore A.
74
La RESISTENCIA ABRASIVA: es la capacidad de un cuerpo de no perder material superficial cuando la superficie roza o se "restriega" con otra, esta característica depende de diversos factores, tales como el comportamiento elástico y la tenacidad del material, por lo tanto no se pueden siempre extrapolar los valores de dureza superficial encontrados a los de resistencia abrasiva. Vistas las principales propiedades físicas y mecánicas de los materiales, es necesario tenerlas siempre en consideración al momento de seleccionar un material dental para un determinado uso. No siempre debemos considerar "mejor" a un material que tenga la más "alta resistencia mecánica", ya que es un término muy amplio y por lo tanto puede llevarnos a confusión y de esta manera a elegir incorrectamente los materiales. En lo posible, debemos tener claro qué propiedades son las que se necesitan de un material para los fines deseados y que éstas sean las adecuadas según las normas internacionales que se establecen para los Materiales Dentales. BIBLIOGRAFIA 1.- Macchi, Ricardo / Materiales Dentales (Fundamentos para su estudio) / Editorial Panamericana / 1980 / Págs. 26-45. 2.- O'Brien/Ryge / Materiales Dentales y su selección / Ed. Panamericana / 1980 / Pgs. 27-35. 3.- Phillips, Ralph / La ciencia de los Materiales Dentales de Skinner / Ed. Interamericana / 8ª Edic. / 1987 / Pgs. 29-48, 58-61.4.- Craig Robert / Materiales Dentales Restauradores / Ed. Mundi/7ª Edic. / 1988 / Pags. 65 -112.
75
FENÓMENOS DE SUPERFICIE Y ADHESIÓN EN ODONTOLOGÍA.
DR. MARCELO BADER M. DRA. CAROLINA RIVERA M. DR. CRISTIAN ASTORGA M. Como parte del Plan de Tratamiento de nuestro paciente, muchas veces se necesita poner en contacto dos superficies de igual o diferente naturaleza, tratando de lograr una unión entre ellas que pueda mantenerse inalterable frente a los requerimientos a que se verá sometido el conjunto. Esta necesidad de unión, denominada ADHESIÓN, es un requisito de gran importancia en muchas situaciones durante el quehacer de la Odontología, por ej.: en la unión del de los materiales de restauración con los tejidos dentarios, en la retención de prótesis removibles (totales o parciales) a las estructuras bucales, en la fijación de prótesis fija o incrustaciones tipos Inlay u Onlay a las preparaciones dentarias, etc. por lo cual es importante que el Odontólogo conozca los fundamentos relacionados con este fenómeno. Podemos definir ADHESIÓN como toda fuerza que permite mantener dos superficies en contacto, o la fuerza que se opone a la separación de dos cuerpos manteniéndolos unidos cuando están en íntimo contacto. Se debe indicar que se utiliza el concepto de ADHESION cuando se atraen moléculas diferentes o se unen partes de materiales distintos, para diferenciarlo del término de COHESION, que se indica como la fuerza
76
que atrae a los átomos o moléculas de la misma clase, dentro de un mismo cuerpo o material. Cuando se ponen en contacto dos superficies que se desea adherirlas entre sí, es necesario destacar que uno de los requisitos más importantes es lograr un íntimo contacto entre las partes, lo cual no siempre es posible entre dos sustancias sólidas, de allí que por lo general se requiera de un elemento adicional que por sus características, al ser puesto en contacto con ambas superficies, pueda armonizarlas y lograr su unión. Este elemento, casi siempre, es un material semilíquido que luego de endurecido mantendrá unidas a las partes. La sustancia o película que se agrega entre las partes a unir, para producir adhesión, se llama ADHESIVO y los materiales sobre los cuales es aplicado el adhesivo se denominan ADHERENTES. Teniendo en cuenta las definiciones de adhesión y expresándola como cualquier MECANISMO que se emplea para mantener dos partes en contacto, podremos entonces clasificarla según sea el mecanismo que se utilice para conseguirla. De acuerdo a esto, existen dos formas para lograrla: Adhesión Química o Específica y Mecánica o Física. I ADHESIÓN MECÁNICA: Se denomina adhesión mecánica a la unión que se realiza entre dos superficies a través de una trabazón entre las partes a unir, las cuales se mantienen en contacto en base a la penetración de una de ellas, o de un adhesivo, en las irregularidades que presenta la superficie de la otra, impidiéndose la separación al quedar ambas partes trabadas, por ej.: la forma de actuar de la cola fría al unir dos trozos de madera. La adhesión mecánica se subdivide a su vez en dos clases según la magnitud del fenómeno que genera la retención, es decir si las irregularidades de las superficies son o no visibles al ojo, teniendo así una adhesión mecánica MACROSCOPICA, por ej.: tornillos, pernos, coronas e incrustaciones metálicas (donde el diseño de la preparación cavitaria del diente presenta paredes que permiten la retención), o Adhesión mecánica MICROSCÓPICA, en donde se produce la penetración de un adhesivo en pequeñas irregularidades, lo cual
77
generará micro-trabazones si el adhesivo posee una adecuada fluidez para penetrar en ellas, por ej.: las micro-irregularidades que se realizan con el grabado ácido en el esmalte, para la adhesión al diente de las resinas compuestas (un tipo de material restaurador).
Figura Nº 33 Efecto Geométrico Por otro lado, cualquiera de las dos formas anteriores, puede lograrse a través de los denominados efectos GEOMÉTRICOS ( figura Nº 33) y efectos REOLOGICOS. Los primeros están en directa relación con las irregularidades que presentan las superficies a contactar: porosidades, rugosidades y retenciones, de tipo macro y/o microscópicas, para producir la trabazón necesaria para mantener unidas las superficies,(por ej., cuando se graba el esmalte del diente con ácido, o al realizar el grabado con ácido del metal en un tipo de puentes denominados Maryland (figura Nº 34), preparaciones cavitarias, etc.); los efectos REOLOGICOS se refieren a aquellos efectos producidos por cambios dimensionales que generarán tensiones que ayudarán a la adhesión, ya sean contracciones o expansiones de los materiales al pasar de un estado de la materia a otro. Estas tensiones se traducirán en trabazones y por lo tanto en adhesión, como ocurre cuando una sustancia al estado plástico abraza a otra superficie y al endurecer se contrae, atrapándola,(ej. la unión de la porcelana al metal en la confección de coronas o puentes ceramometálicos)
78
Figura Nº 34 Puente Maryland II ADHESION QUIMICA: Se refiere a las reacciones que se pueden producir al entrar en contacto dos superficies, generándose así uniones de tipo químicas que determinarían una continuidad en todo el conjunto. Para algunos, es el único mecanismo que se puede considerar realmente como adhesión. Las partes se mantienen unidas por la presencia de enlaces químicos, los cuales se pueden lograr a través de uniones de tipo primaria o secundaria. En la zona de unión debemos obtener el mismo mecanismo responsable de la cohesión, lográndose así una continuidad absoluta en el conjunto. En las Uniones Químicas Primarias, los átomos buscan alcanzar una configuración electrónica estable, generalmente de 8 electrones en la capa de valencia más externa, lo que generará la atracción de los átomos entre sí. Estas atracciones o uniones pueden ser iónicas, covalentes o metálicas, pero para que pueda ocurrir cualquier tipo de estas uniones debe existir una gran cercanía entre los átomos, es decir, la distancia entre las partes a unir debe estar dada a nivel de Amstrongs. Las uniones Químicas Secundarias se dan entre moléculas, y por lo tanto la distancia entre las partes en este caso se da a nivel de micrones. En comparación con las uniones primarias, estas fuerzas son relativamente débiles, pero de significativa importancia en la química de los líquidos, fluidos y en materiales sólidos como son los polímeros. Se denominan también como fuerzas de Van Der Waals o enlaces intermoleculares.
79
También tenemos como uniones químicas secundarias los enlaces de Hidrógeno o puentes de Hidrógeno, los que se presentan cuando el hidrógeno se halla unido a elementos muy electronegativos, como el Flúor, Oxígeno, Nitrógeno, casos en el cual el Hidrógeno aparenta estar cargado positivamente. Las uniones secundarias son uniones de tipo intermoleculares y no intramoleculares, preceden a la quimio-adhesión, ya que a medida que la distancia entre el adhesivo y el adherente disminuye se hace posible la unión primaria. Hasta ahora, durante la labor Odontológica se ha utilizado principalmente la adhesión mecánica. En la mayoría de las preparaciones que se realizan en piezas dentarias para ser obturadas, la unión que se logra es a través de una buena adaptación del material restaurador a las cavidades o gracias a la interposición de alguna sustancia cementante o adhesivo. Sin embargo, también existen algunos materiales que buscan lograr una interacción química con la pieza dentaria y que si bien sus formulaciones están definidas para lograr uniones iónicas o covalentes, por las características propias del elemento Biológico con el cual van a interactuar, sólo se darían a nivel de Fuerzas de Adhesión de tipo secundaria (Puentes de Hidrogeno, dipolos, etc.). Cuando se logre una real adhesión química de los materiales Restauradores o adhesivos al diente, podremos hablar de una verdadera ODONTOLOGIA ADHESIVA, creándose una unión que permita conformar un solo cuerpo, sin defectos en la interface, y por consiguiente no permitirá la percolación o la infiltración marginal, no existirá la posibilidad de irritación pulpar por causa de fluidos o microorganismos que ingresen por los espacios creados entre la restauración y el tejido dentario, así como también no existirá la posibilidad de formación de caries recurrente. RESUMEN CLASIFICACION ADHESION:
1)
ADHESION MECANICA : - Macroscópica.
DE
LOS
SISTEMAS
DE
80
- Microscópica. - Ambas pueden ser por efectos geométricos y/o reológicos.
ADHESION QUIMICA: - Enlaces Primarios: Iónicos. Covalentes. Metálicos.
2)
-Enlaces Secundarios: por atracción de dipolos eléctricos (Permanentes o Fluctuantes).
Teniendo en cuenta las consideraciones anteriores, es necesario analizar los diversos factores que se deben tener en cuenta para lograr una buena adhesión: 1. ADAPTACION :
En el caso de la Adhesión mecánica es necesario que las partes que se pretenden fijar, penetren y llenen entre sí las retenciones o rugosidades que presentan. Así también es de gran importancia, el grado de adaptación entre las partes a unir cuando se trate de obtener una buena Adhesión Química, en este caso se requiere un íntimo contacto para que se puedan producir las reacciones interatómicas o intermoleculares, lo que permitiría lograr la formación de uniones químicas específicas. Como ya lo señalamos, es casi imposible conseguir en condiciones normales, el contacto íntimo necesario para obtener adhesión química entre dos partes sólidas, la excepción ocurre en la técnica de orificación, en la cual se obturan cavidades operatorias de piezas dentarias usando trozos de oro cohesivo, que se comprimen unos sobre otros, lográndose una adaptación tal, (gracias a la maleabilidad del metal), que permite lograr adhesión química primaria entre cada porción de oro.
81
En términos generales solo un líquido más o menos viscoso, puede adaptarse muy bien a un sólido, constituyendo el adhesivo que compatibilizaría las superficies en contacto.
2. ENERGÍA SUPERFICIAL: Para lograr la adaptación íntima de un material sobre otro, la superficie de un sólido debe poseer una alta energía superficial para permitir lograr la adhesión, y para que esta energía se pueda manifestar, la superficie no debe estar contaminada. La energía libre en la superficie de un sólido es mayor que en su interior, ya que si tomamos en cuenta una red espacial, dentro de la red todos los átomos tienen igual atracción entre sí, las distancias interatómicas son iguales y la energía libre es mínima, en cambio en la superficie de la red, la energía es mayor por que los átomos no son atraídos por igual en todas las direcciones, quedando enlaces no saturados hacia la superficie, generándose la energía superficial que atraerá átomos o moléculas de diferentes sustancias para permitir la unión(figura Nº 35).
Figura Nº 35 Energía superficial En los líquidos, esta energía también se manifiesta y se denomina con el nombre de Tensión Superficial (figura Nº 36), la que hace posible que el líquido forme gotas. Por lo tanto, un sólido con una elevada energía superficial favorece el esparcimiento de un elemento de menor energía
82
superficial sobre su propia superficie; por otra parte, un líquido o adhesivo con baja tensión superficial tenderá a mojar más fácilmente la superficie de un sólido.La Energía superficial se verá afectada por la presencia de cualquier impureza en la superficie del material, por lo cual disminuirá su magnitud al interactuar estas impurezas con los enlaces antes disponibles. 3. ANGULO DE CONTACTO: Las técnicas adhesivas implican entonces adaptar un líquido sobre un sólido, comúnmente este líquido cumple la función de adhesivo.
Figura Nº 36 Tensión Superficial Si el adhesivo se adapta bien al sólido, se dice que MOJA BIEN la superficie o adherente y por lo tanto se obtiene una buena adhesión. Para que un líquido moje una superficie sólida, es necesario que ella atraiga hacia sí al líquido y que este se deje atraer. La forma de evaluar si esto se produce adecuadamente, es determinando el ángulo que forma una gota del adhesivo líquido sobre la superficie del sólido, este es el llamado ANGULO DE CONTACTO o de HUMECTANCIA (figura Nº 37), el cual se forma entre la tangente a la periferia de la gota que forma el liquido adhesivo, y la superficie del sólido. El ángulo de contacto determina la medida en que el adhesivo puede mojar la superficie del adherente, o el grado de extensión de una gota de un líquido al entrar en contacto con un sólido. Entre menor sea el ángulo de contacto, mejor será la humectación y por consiguiente la capacidad de adhesión. Un ángulo de contacto 0, indicará un mojado completo del líquido y éste escurrirá libremente sobre la superficie del sólido. Los
83
valores bajos corresponderán entonces a un buen mojado, en cambio aquellos que superen los 90 grados, indicarán un mal mojado o humectabilidad, lo que se podría deber a una contaminación de la superficie o porque el sólido posee una energía superficial baja, o porque simplemente el líquido no posee la fluidez adecuada. 4. HUMECTACIÓN: Dos superficies sólidas, macroscópicamente muy lisas, son de muy difícil adhesión en forma espontánea. Esto puede explicarse porque a nivel microscópico, las superficies presentan irregularidades y al estar unidas ambas partes, solo entran en contacto los puntos más altos de las irregularidades que presentan estas superficies; como ellas representan solo un pequeño porcentaje de la superficie total, no se produce adhesión. Una forma de superar este problema es usando líquidos o adhesivos que fluyan por las irregularidades, generándose así el contacto en una mayor parte de la superficie de los sólidos a unir, por ej.: dos losetas de vidrio con agua interpuesta, presentan adhesión porque la Energía superficial del vidrio es alta y atrae las moléculas del agua. Se requiere como condición que el líquido fluya fácilmente por la superficie y se adhiera a los sólidos, creándose una capa delgada y continua. Esta característica se llama humectación.
Figura Nº 37 Ángulo de Contacto Por el contrario, un líquido muy viscoso no tendrá la posibilidad de humectar la superficie del sólido o lo haría pobremente, dejando una gran cantidad de vacíos y atrapamientos de aire en las irregularidades superficiales del sólido, lo cual favorecerá el posterior desprendimiento del adhesivo. La presencia o no de rugosidades, modifica las condiciones para la búsqueda de adhesión; una superficie lisa, facilita
84
que un adhesivo corra sobre ella en forma continua. Sin embargo la presencia de rugosidades son deseables, si lo que se busca es adhesión por trabazón mecánica. Por otro lado, un adhesivo puede ver dificultada su capacidad de humectación por una falta de limpieza de las partes a unir, lo que dificulta el contacto entre éste y el adherente, y al mismo tiempo, porque las sustancias que contaminan la superficie actuarían captando la Energía Superficial del sólido, lo que atentaría contra su capacidad de atraer y por lo mismo, dejarse mojar por el adhesivo. En otros casos esta energía superficial es tan baja en algunas sustancias, que muy pocos líquidos pueden mojar su superficie, por ejemplo el teflón. Así una falta de humectación impedirá un contacto íntimo entre adhesivo y adherente, y por lo mismo dificultará la generación de Fuerzas de Adhesión específicas (químicas), o dará resultados pobres en la adhesión mecánica. Por lo indicado anteriormente, para obtener o generar altos valores de adhesión, se hace necesario considerar diversos factores que promueven la unión, pero también se deben cumplir algunos requisitos tanto de las superficies a unir como del tipo de adhesivo que será utilizado.
REQUISITOS A CONSIDERAR PARA OBTENER UNA ALTA ADHESION: - Las superficies a adherir deben estar limpias, secas y no contaminadas. - El adhesivo debe presentar baja viscosidad, para dejar una capa delgada sobre el adherente. -Debe existir compatibilidad química entre el adhesivo y el adherente, los cuales no deben repelerse. - Debe lograrse una adaptación íntima de las partes a unir. - Es deseable una alta energía superficial de las superficies a unir. - Se debe usar un adhesivo adecuado, o en su defecto un Agente de Enlace que cumpla con un papel similar. -.Para obtener una adecuada resistencia adhesiva y una buena humectación, se requiere que la tensión o energía superficial del adhesivo sea inferior a la Energía superficial del sólido.
85
REQUISITOS NECESARIOS DE UN BUEN ADHESIVO: - Debe ser fluido para poder mojar fácilmente la superficie del substrato. - Por lo mismo, necesita poseer baja tensión superficial. - Debe poseer mínimos cambios dimensionales al endurecer. - Es importante que su variación dimensional térmica sea similar al de las estructuras a unir. - El ideal sería que pueda generar una unión química con las estructuras a unir, y por este motivo se requiere que sus moléculas sean polifuncionales, para poder reaccionar con ambos sustratos que se desean adherir. El adhesivo puede ser usado en Odontología como un material restaurador per se, o como un adhesivo propiamente tal y en nuestra Profesión, los procedimientos de adhesión los debemos aplicar sobre distintos tejidos dentarios, entre los cuáles tienen principal importancia el Esmalte y la Dentina. UNION A ESMALTE: A la luz de estos hechos, es evidente que la unión entre el diente y el material de restauración debiera ser de la mejor calidad, o sea mediada por enlaces químicos primarios (covalentes o iónicos), pero aquí nos vemos enfrentados a otro problema: no hay compatibilidad química ideal entre la estructura de la pieza dentaria con la mayoría de los materiales de restauración, considérese que la pieza dentaria es básicamente una matriz extracelular calcificada (material cerámico) y por ej., la resina compuesta, material estético restaurador, es un material combinado (un polímero orgánico con un relleno cerámico) en que la parte que contacta al diente es una resina que polimeriza. Esto ha hecho que no sea posible lograr una unión química primaria, por lo que se han buscado otras formas de mejorar la unión al diente; inicialmente, cuando se utilizaban resinas acrílicas sin relleno para restaurar cavidades, se
86
trataba de adaptar mejor el material agregándolo en pequeños incrementos para disminuir el efecto de la contracción de polimerización (Técnica de Nealon), pero persistía el problema de la diferencia de coeficiente de variación dimensional térmica, con lo cual la infiltración y el fracaso clínico eran importantes; sin embargo a mediados de la década de los años 50, el Dr. Michael Buonocore (figura Nº 38), ideó una forma eficiente de adhesión al esmalte, al relacionar la restauración de dientes mediante resinas con los procesos industriales de pintura sobre metales, en que a estos últimos se les aplicaba un ácido en su superficie para producir micro-irregularidades que daban mejor retención a la pintura.
. Figura Nº 38 Michael Buonocore Buonocore tras una serie de estudios, logró desarrollar una técnica en que al esmalte dentario se le aplicaba un ácido, el cual producía una disolución irregular de su superficie, la que después se lavaba y secaba dejando un área microporosa que permitía una fuerte adhesión micromecánica de la resina al diente; esta es conocida actualmente como la "Técnica de Grabado Acido del Esmalte", la cual además de dar una buena unión microscópica, permite disminuir la cantidad de tejido sano a remover en comparación con la confección de cavidades macroscópicamente retentivas. Con el grabado ácido se logra sobre el esmalte una superficie limpia, sin contaminantes, llena de poros o grietas de una profundidad aproximada de 10 a 70 micrones, de un aspecto opaco, con lo cual se permite:
87
1)
Aumentar microscópicamente la superficie total de esmalte capaz de adherirse, ya que las grietas y surcos aumentan la cantidad de esmalte expuesto (según algunos investigadores aumenta 2.000 veces el área expuesta).
2)
Liberar toda la potencialidad de la energía superficial del esmalte, al quedar limpio de todo contaminante sólido, líquido o gaseoso.
3) La formación de microcavidades retentivas en la superficie del esmalte.
Figura Nº 39 Fotomicrografia de esmalte grabado. Sobre esta superficie del esmalte grabado(figura Nº 39) se aplica una resina fluida, de similar composición al material restaurador pero que no posee relleno, con lo cual tiene la fluidez adecuada para poder penetrar por capilaridad en las grietas, y una vez llenas éstas, polimerizar dando una trabazón mecánica muy resistente, obtenida por un efecto geométrico (forma microrretentiva) y reológico, es decir por las contracciones al polimerizar la resina, las que comprimen el material contra las retenciones; sobre esta capa de resina se aplica la resina
88
compuesta propiamente tal, la cual se une a ella por enlaces químicos primarios (resina sobre resina). Así entonces, podemos ver que por la acción de un ácido se produce una desmineralización de la superficie del esmalte. Este grabado ácido del esmalte está fundamentado principalmente en la diferencia de solubilidad que presentan las distintas partes de los cristales de hidroxiopatita que conforman los prismas del esmalte, los cuales tienen una forma de varillas de sección más o menos hexagonal, en que un extremo de ellos apunta hacia la dentina y el otro hacia la superficie externa del diente; estas varillas están unidas lateralmente e íntimamente entre sí y su aspecto global en superficie es de un panal de abejas. Ahora bien, la solubilidad del cristal es diferente, dependiendo si se trata de la superficie del centro o de la periferia del mismo, esto determina que al aplicar un ácido sobre el esmalte la disolución también sea diferente, con lo que se puede lograr distintos patrones de grabado, a saber: TIPO I:En el cual se disuelve más el centro de cada prisma, quedando el aspecto de empalizadas unidas con depresiones o "poros" entre ellas. TIPO II:
En el cual se disuelve más la periferia que el centro del cristal, con lo que quedan pequeñas "islas" de esmalte rodeadas de surcos y grietas entre ellas.
TIPO III:
Que está dado por una mezcla de los dos patrones anteriores.
Tradicionalmente, el fundamento de la adhesión a los tejidos dentales se ha basado en el grabado ácido del substrato previo a la aplicación del adhesivo. Este grabado ácido descalcifica el tejido dental (esmalte y dentina) y crea un frente de desmineralización. El esmalte queda en un estado poroso y la dentina queda con los túbulos dentinarios ensanchados y con las fibras de colágeno expuestas. Tras el grabado, se aplica el adhesivo (figura Nº 40) que tiene que infiltrar este frente de desmineralización, cerrando la porosidad creada en el esmalte e infiltrando y protegiendo las fibras de colágeno expuestas en la dentina.
89
El resultado de este tratamiento es la creación de la capa híbrida (Nakabayashi et al, 1991) o zona de interdifusión (Van Meerbeek et al, 1992) que es una mezcla entre el tejido biológico descalcificado y la resina adhesiva aplicada. Sin duda alguna esto ha supuesto un gran avance en la adhesión, ya que se consigue una interacción muy buena entre el adhesivo y el tejido tratado.
Figura Nº 40 Microfotografia de esmalte con adhesivo El proceso de infiltración del esmalte grabado es muy sencillo porque el esmalte es un tejido prácticamente mineral con casi ningún componente acuoso o proteico. Sin embargo, el proceso de infiltración de la dentina es algo más complejo debido a su mayor contenido acuoso y proteico y debido también a la red de túbulos dentinarios. Tras el grabado ácido, se ensanchan los túbulos dentinarios y se exponen las fibras de colágeno. Antes del grabado, los cristales de hidroxiapatita mantenían las fibras de colágeno sin colapsar. Tras el grabado ácido, se eliminan estos cristales y las fibras de colágeno quedan sin soporte. Lo único que puede mantenerlas sin colapsar es el agua. Así, es muy importante que la dentina grabada permanezca húmeda para evitar el colapso de las fibras de colágeno. Si se colapsan estas fibras, se reducirá la permeabilidad y los adhesivos verán dificultada su
90
infiltración. Pero la dentina tampoco puede estar sobre hidratada. Una sobre hidratación no hace ningún daño al tejido desmineralizado pero sí puede afectar a los adhesivos que ven diluidos sus componentes dificultando su interacción con la dentina, por la barrera que presentaría el agua para ello, lo que puede llevar a un fracaso de la unión.. Desde un punto de vista clínico es muy difícil conseguir una dentina suficientemente húmeda para no colapsar las fibras de colágeno y suficientemente seca para que no se afecten los adhesivos, y esto es aún más difícil en una cavidad con numerosos recovecos en la que habrá zonas donde al soplar con la jeringa de aire quede más agua y en otras menos. Estas variaciones de agua afectan especialmente a los sistemas adhesivos con disolventes orgánicos. Una vez está el substrato dentinario acondicionado, el adhesivo aplicado ha de impregnarse entre la trama de las fibras de colágeno para infiltrar adecuadamente y en su totalidad el frente de desmineralización creado. Tras soplar con la jeringa de aire, se evapora el solvente de los adhesivos y con el también agua que quedaba en la dentina lo que provoca que solo queda el adhesivo interdigitado con el colágeno, estableciéndose así la capa híbrida como mezcla de material orgánico y resinoso. Si el adhesivo no consigue una infiltración y sellado completo, el paciente sufrirá inmediatamente sensibilidad postoperatoria y, a la larga, se producirá el fracaso de la unión y la instauración de una caries secundaria. Hay también, algunos factores que pueden variar la magnitud del grabado, entre ellos, algunos propios de la estructura dentaria que pueden influir en la solubilidad y patrones de grabado del esmalte, tales como: a)
El tipo de pieza dentaria, normalmente las piezas temporales y permanentes poseen una capa superficial de esmalte aprismático, por lo que el patrón de grabado a obtener no sería regular o de la calidad del obtenido en zonas prismáticas; en estos casos se sugiere realizar un fresado de esta capa (más o menos 25 micrones) para llegar a esmalte prismático.
91
b)
El menor grado de solubilidad que poseen los esmaltes en que ha existido uso de fluoruros, en que el cristal de hidroxiapatita es reemplazado por flúorapatita.
c)
El grado de maduración del esmalte (los esmaltes de piezas más viejas cuesta más grabarlos).
En estos casos, para lograr un buen grabado debe aumentarse el tiempo de exposición al ácido, pero a expensas de realizar grabados sucesivos y no de aumentar el tiempo de acción del ácido; ya que si solo se aumenta el tiempo, por una razón de saturación de la solución va a precipitar el calcio disuelto sobre la superficie, el cual oblitera las grietas (da un aspecto tizoso) e impide una buena adhesión. El esmalte grabado se observará clínicamente (macroscópicamente) como una superficie opaca. Al realizar una restauración con resina compuesta, este material reconstituirá el tejido dentario perdido devolviendo la forma anatómica, la función y la estética originales. Para esto el material posee una composición que otorga adecuadas propiedades físicas y químicas para construir una estructura estética, sólida y resistente a los requisitos funcionales y biológicos bucales. Con la realización del grabado ácido se generará una unión tal al diente, que evitará que el material se desprenda de la cavidad al estar en función, lo cual también se podría lograr realizando cavidades con una forma macroscópica retentiva sin grabado ácido del esmalte. Pero ello no es suficiente, puesto que obliga a destruir mucho tejido sano, y además posibilita que sea mayor la recurrencia de caries y/o sensibilidad dentinaria, producida por la microfiltración de fluidos y microorganismos en la interfase dienterestauración, ya que el material no solo no es adhesivo per sé a las estructuras dentarias, sino que además tiene dos características negativas: 1)
Al endurecer en la cavidad experimenta un proceso de contracción de polimerización, por lo cuál nunca la va a llenar absolutamente, con lo que puede quedar una separación con el diente, mayor o menor según sea la técnica clínica empleada.
92
2)
Los coeficientes de variación dimensional térmica del diente y la resina son diferentes, aproximadamente 1:4 (más o menos 10 x 106 /°C para el diente y 40x10-6/°C para las resinas), lo que implica que si el paciente consume alimentos fríos la contracción del material será 4 veces mayor que la del diente, y si el alimento es caliente, se producirá una expansión en similar proporción, con lo cual la restauración en la interfase con el diente, estará constantemente expuesta a tensiones que la "alejan" o "acercan" a éste, produciéndose espacios capilares en los que ocurre un "bombeo" de entrada y salida de fluidos y microorganismos (percolación) en una zona que es prácticamente imposible de limpiar o higienizar con las consecuencias previsibles de ello.
De allí que con la técnica de grabado ácido del esmalte y el uso de un agente de enlace adecuado, no solo se logra una retención eficiente de la restauración, sino que además se contribuye a sellar el margen de la restauración y compensar los fenómenos antes señalados. CONSIDERACIONES ACERCA DEL ACIDO UTILIZADO El ácido utilizado actualmente es el ácido ortofosfórico (H3 PO4) el cual es muy compatible con la composición del esmalte que es[ Ca (PO4)6 (OH)2 ], a diferencia con otros ácidos que son muy reactivos (ej. ácido sulfúrico o clorhídrico), o poco reactivos (ej. ácido cítrico, láctico). La concentración de 37% es la más adecuada, ya que se ha visto que concentraciones mayores logran una menor formación de microporos y concentraciones menores del ácido, aumentan la velocidad de formación de estos (efecto inverso). Respecto al tiempo de aplicación del ácido, no debe ser muy largo, ya que la reacción es autolimitante y se produce una precipitación de fosfato de calcio sobre el esmalte, obliterando los poros, con lo que disminuye la capacidad de unión; además, retirar esta capa de sales precipitadas es muy difícil, creándose más problemas para la adhesión del material.
93
El lavado del ácido que actuó debe ser por un tiempo adecuado, por lo menos igual o bien superior al de su aplicación y con una fuerza alta para poder penetrar en los poros para remover el ácido y las sales de calcio disueltas en el líquido, ya que más que por remoción directa, se eliminan por una dilución del ácido presente en el fondo de las grietas en que está atrapado. La consistencia del ácido varía según lo que se necesite, es decir, si se requiere una alta penetración del ácido, por ejemplo para realizar un sellante de puntos y fisuras, debiera usarse un ácido en solución líquida y si se necesita un mayor control de las zonas en que se aplicará el ácido, para evitar grabar áreas no deseadas, sería mejor un ácido en gel coloreado (figura Nº 41) que escurre menos y permite verlo mejor.
Figura Nº 41 Acido ortofosfórico en gel coloreado. CUIDADOS A CONSIDERAR CON EL ESMALTE GRABADO La superficie grabada no debe tocarse con nada que no sea la resina de enlace, ya que como tiene expuesta toda su energía superficial, está ávida de unirse a cualquier substancia sólida, líquida o gaseosa que la toque, por lo que hay que evitar contacto con instrumentos, dedos, algodón, fluidos, etc. Además, esta superficie es muy frágil, por lo que la presión de un instrumento como una sonda puede romperla o alterarla, sellándose los poros y disminuyendo la retención.
94
Otro cuidado que es necesario tener presente, es que las zonas grabadas que no son cubiertas por la resina, están mucho más expuestas a deteriorarse por procesos físicos y/o químicos, facilitándose la formación de caries posteriormente. Estas zonas expuestas pueden remineralizarse posteriormente, pero es un proceso lento, siendo generalmente obliteradas en un principio por mucoproteínas y después por fosfato de calcio presentes en la saliva; ante esto es recomendable, que después de terminada la restauración y antes de perder la aislación del campo operatorio, se realice la aplicación de un gel a base de flúor (no acidulado) para ayudar al esmalte a una pronta remineralización, además de hacerla más ácido resistente. ADHESION A DENTINA: El grabado ácido del esmalte otorga una buena fuerza adhesiva, la que ayuda a soportar las tensiones en la interfase diente restauración (de 16 a 20 MPa), permitiendo realizar cavidades con poca eliminación de tejido sano y con un buen desempeño de la restauración. Sin embargo, se requiere que exista esmalte en toda la periferia de la cavidad, lo cual no siempre es una situación clínica dable. Si pensamos por ej. en el grosor fino de esmalte en las zonas cervicales de los dientes, y además, en su calidad aprismática a este nivel, se comprende que aquí no puede lograrse una grabado ácido adecuado y por lo mismo, con resultados eficientes, de allí que se haga entonces también necesario buscar una adecuada adhesión a la dentina remanente. Dada la diferente estructura del esmalte y la dentina, el grabado ácido sobre este último tejido dentario, no siempre puede dar los mismos resultados o patrón de descalcificación que en el esmalte, además que la presencia de los túbulos dentinarios y las prolongaciones de los odontoblastos, facilitarían la penetración del ácido y algún grado de agresión biológica a estos tejidos si no se realiza en forma controlada. Por ello es que los investigadores consideraron la necesidad de desarrollar otros materiales o agentes para unirse específicamente a la dentina. Para uso Odontológico, tenemos 2 alternativas de materiales que presentan cierto grado de adhesión a dentina, denominándose
95
genéricamente un grupo de ellos como Adhesivos Dentinarios, y el otro como Cementos de Vidrio Ionómeros. En el caso de los adhesivos dentinarios, las investigaciones se han orientado al desarrollo de agentes de enlace capaces de unirse específicamente a la dentina, surgiendo desde sus comienzos, una gran cantidad de materiales para este propósito, los cuales, aunque presentan algunos constituyentes químicos diferentes entre ellos, se rigen más o menos por los mismos principios. Las moléculas que conforman estos adhesivos, presentan dos grupos activos, uno para unirse físico-químicamente a algún componente de la dentina y el otro para reaccionar con el material de obturación. La adhesión a la dentina se puede producir por la unión al Calcio, al Fosfato, o al Colágeno, elementos que forman parte de la composición de ella, o bien, a través de una trabazón mecánica con el "Barro Dentinario", que corresponde a un depósito de restos de tejidos dentarios y agua, más otros elementos que quedan firmemente a adheridos a la dentina después del fresado realizado durante la preparación cavitaria. Dado que esta capa de "Barro dentinario" cubre toda la superficie dentinaria, aquellos productos que buscan unirse químicamente a algunos de los constituyentes de la dentina, necesariamente deben incluir en uno de sus pasos de aplicación, la eliminación de este sedimento para dejar el resto de los tejidos limpios, con toda su energía superficial dispuesta y exponiendo sus grupos reactivos para reaccionar con ellos. Así entonces, se reconocen en la actualidad cuatro mecanismos que intentan explicar como se produciría la unión de los diferentes tipos de adhesivos dentinarios: 1. Por reacción de Quelación entre el adhesivo y la Hidroxiapatita de la dentina. 2. Por la unión química al Colágeno, reaccionando con los grupos aminos y/o formando enlaces de hidrógeno.
96
3. Trabazón mecánica al infiltrar un monómero líquido en la red del colágeno, donde quedaría trabado al polimerizar dentro de la matriz orgánica. 4. Trabazón mecánica con el barro dentinario previamente acondicionado para tal efecto. Uno de los grandes problemas que presentan los materiales que intentan lograr adhesión a la dentina, es la presencia de agua de los túbulos dentinarios, lo que dificulta una adecuada unión tanto inicial como a través del tiempo, con bajos valores de adhesión a dentina en comparación con los de la unión a esmalte. En la actualidad existen numerosos productos propuestos como adhesivos dentinarios, para conseguir unión a dentina de las resinas compuestas especialmente, buscando lograr un mejor sellado, prevenir la sensibilidad post-operatoria y para disminuir las microfiltraciones. Todos son altamente sensibles a la contaminación y a una manipulación incorrecta, por lo cual su utilización debe ser lo más prolija posible. BIBLIOGRAFIA 1. Baier,R. "Principles of Adhesión". Operative Dentistry, Supplement 5,1992,págs. 1-9. 3.
Guzmán B.; Humberto. "Biomateriales Odontológicos de uso clínico" C.A.T. Editores Ltda, Editorial Presencia, 1990. Capitulo Nº 4, Pag. 31-44. Colombia.
3.
Machi, Ricardo, "Materiales Dentales, Fundamentos para su estudio". Editorial Médica Panamericana, Argentina 1980, Capítulo Nº3, págs. 49-52.
4.
Musalem, Cecilia, "Adhesión a nivel de la interfase dentina. Agente de unión dentinaria, en restauraciones de composite posterior". Trabajo de Investigación para optar al título de Cirujano-Dentista. Año 1991.
97
5.
Phillips, Ralph, "La ciencia de los Materiales Dentales de Skinner".Octava Edición. Editorial Interamericana 1987. Capítulo nº2, págs. 21-27.
6.
Soto, Gonzalo, "Influencia del estado de la superficie dentaria en el Grado de Adhesión de una resina compuesta de autocurado". Trabajo de Investigación, requisito para optar al título de Cirujano-Dentista. Año 1990.
7.
Terrazas S., Pedro. Apuntes de Clase. Curso de Materiales Dentales. Segundo año 1993.
98
MECÁNICA DE CORTE, ABRASIÓN Y PULIDO APLICADA A LA ODONTOLOGÍA.
DR. CRISTIAN ASTORGA M. DR. MARCELO BADER M. Para poder restaurar los tejidos dentarios de aquellas piezas dañadas por caries, es necesario remover todo el tejido afectado y además eliminar algo de tejido sano para darle a la preparación cavitaria una forma adecuada a la función que va a cumplir y para recibir el material de restauración; por otra parte, también se debe remover tejido dentario para la realización de preparaciones de piezas dentarias que recibirán rehabilitaciones en base a prótesis fija o removible. Pero no solo se requiere eliminar material de partes de piezas dentarias; muchas veces se hace necesario un procedimiento similar cuando debemos retirar excesos de una restauración, de un aparato protésico, de una cubeta, etc. En todo estos casos estamos realizando CORTES o DESGASTES. Se define por CORTE a la acción que realiza un filo al eliminar o remover parte de la superficie de una estructura dada, mediante una acción tangencial. En los instrumentos Odontológicos de corte, también llamados FRESAS, las hojas o cuchillos que ellas presentan son las que realizan el trabajo de corte, a un régimen predeterminado y regulado por diversos factores. Otra forma de eliminar parte de una superficie es a través del procedimiento de ABRASION, la cual realiza la misma acción en forma más controlada a través de un desgaste por fricción y efectuado por elementos abrasivos, como por ejemplo las piedras montadas o las Piedras de diamante.
99
La realización de los cortes o desgastes pueden ser efectuados ya sea con instrumentos de tipo manual como cinceles, o a través de elementos rotatorios, que utilizan los dispositivos llamados fresas o piedras montadas. Este último mecanismo es el más usado en la actualidad durante el quehacer de la Odontología. Los principios utilizados en el corte Dental son muy similares a los usados a nivel industrial, pero con algunas reservas: en Odontología se trabaja sobre elementos Biológicos y por lo tanto se debe evitar o disipar el calor que se produce por efecto de este trabajo, con el fin de no provocar algún daño pulpar irreversible; en el corte dental el elemento rotatorio es llevada hacia el elemento por cortar, en la industria es la pieza la que es llevada al instrumento cortante, además la fuerza aplicada al instrumento para uso dental es mucho menor que la utilizada para cortes de tipo industrial. Los cortes y desgastes en Odontología, como se indicó, se realizan utilizando las fresas dentales y las piedras montadas, que son pequeños instrumentos semejantes a los taladros de uso industrial. Estos elementos se encuentran en múltiples formas y tamaños, para los diversos propósitos de tallados y terminaciones de las cavidades o las restauraciones que se requieran. Se clasifican las fresas de uso dental según su composición en: a.- Fresas de aceros al carbón, las que se fabrican a partir de un trozo de metal liso de acero al que se le da la forma, para después endurecerlo y templarlo(figura Nº 42).
Figura Nº 42 Fresas de Acero.
100
b.- Fresas de carburo tungsteno, también llamadas de Carbide (figura Nº 43), las cuales se fabrican de una aleación de carburotungsteno con cobalto (que aumenta la tenacidad y disminuye la fragilidad), en una proporción de 90% y 10% respectivamente. De un bloque de aleación se confecciona la parte activa o cortante, la cual es unida a un vástago de acero mediante soldadura. Son las más utilizadas en Odontología en la actualidad, ya que por su eficiencia reemplazaron en gran parte a las fresas de acero.
Figura Nº 43 Fresas de Carbyde. c.- Piedras de diamante, son elementos que actúan por un mecanismo de abrasión y no de corte como las dos primeras, y serán analizadas más adelante (figura Nº 44).
Figura Nº 44 Piedras de Diamante.
101
Las fresas de acero y de carbide al ser usadas sobre Esmalte, por la dureza de éste, se doblan, desgastan y fragmentan en sus bordes cortantes en forma inmediata; en cambio en Dentina realizan un corte muy eficaz. Las Piedras de Diamantes son los elementos más indicados para el desgaste del Esmalte. Todos los instrumentos rotatorios de corte o de abrasión realizan su trabajo girando en sentido de los punteros de un reloj, mirando desde el vástago hacia la parte activa. La parte activa de una fresa de corte(figura Nº 45) esta formada por un número determinado de pequeños CUCHILLOS o DIENTES, que son los encargados de cortar la superficie a eliminar. El filo que entrará en contacto con la superficie a cortar se denomina Borde Cortante. El plano de un cuchillo ubicado por delante del borde cortante, en la dirección de rotación, se llama CARA DENTARIA, el plano opuesto se denomina DORSO o FLANCO del cuchillo de la fresa.
Cara Dentaria
Dorso de la Fresa
Rotació Rotación Ángulo del cuchillo
Espacio de descarga
Tejido Dentario
Figura Nº 45 Parte activa de una fresa
102
Figura Nº 46 Angulos de Corte. Al analizar un corte transversal de la parte activa de una fresa de acero o de carbide, podemos determinar que la CARA DENTARIA de la fresa forma un ángulo con la línea del radio que va del centro al borde de corte, y se denomina ANGULO DE CORTE. Cuando la CARA DENTARIA esta por delante de la línea del radio el ángulo formado se indica como ANGULO DE CORTE NEGATIVO, si la CARA DENTARIA se corresponde con la línea del radio se denomina como ANGULO DE CORTE RADIAL o CERO; y si la CARA DENTARIA se ubica por detrás de la línea del radio dice que la fresa posee ANGULO DE CORTE POSITIVO (figura Nº 46). Las fresas de uso dental utilizan principalmente ángulo de corte negativo, con un número de dientes o cuchillos que varía entre seis a ocho hojas. El ángulo que se forma entre el dorso del cuchillo de la fresa y la superficie del elemento a cortar se denomina ANGULO DE DESCARGA, que en la mayor parte de las fresas dentales es recto y bien definido; si el dorso del diente es curvo se dice que el espacio de descarga es radial. El ANGULO DEL DIENTE DE LA FRESA es el que se forma entre la cara dentaria y el dorso, y el espacio que hay entre cuchillos sucesivos se denomina ESPACIO DE ESCAPE DE VIRUTAS o ESTRIA.
103
Negativo
Positivo
Cuerpo de la hoja
Cuerpo de la hoja
Diente
Eficiencia y Eliminació Eliminación
Figura Nº 47 Eficiencia de Corte. A nivel industrial se utiliza generalmente el ángulo de corte positivo, el que presenta como ventaja un mejor escurrimiento del elemento a cortar sobre la fresa, cuando menor es el ángulo de corte positivo mayor será la resistencia al corte. En cambio, como se indicó, a nivel Odontólogico se utiliza el ángulo de corte negativo, el cual permite que las virutas se separen en forma directa desde el borde y se fracture en pequeños trozos o se convierta en polvo; así se evita que la viruta formada se deslice sobre la cara del instrumento, ya que se separa directamente del borde en la dirección del movimiento (figura Nº 47), lo cual disminuye la generación de calor, a diferencia de las fresas con ángulo de corte positivo. Si bien las fresas con ángulo de corte positivo permiten realizar cortes más efectivos, existen reparos para su uso en Odontología como por ejemplo que los cuchillos o dientes de la fresa se doblarían o aplanarían con mayor facilidad, porque el volumen del borde cortante es menor con ángulo de corte positivo. En las fresas de carburo-tungsteno dada su mayor dureza y resistencia se puede sacrificar en cierto grado el volumen para lograr un borde cortante más eficaz. Los ángulos de descarga permiten proporcionar un espacio entre la superficie a cortar y el borde cortante de los cuchillos con la finalidad de impedir que el dorso del cuchillo frote la pieza, ya que cuando el borde cortante frota la superficie después del desprendimiento de la viruta, se produce un componente de fuerza de fricción que se expresará en calor,
104
el cual será menor cuanto menor sea la superficie de contacto del borde cortante. En teoría el ángulo de descarga debe ser pequeño para proporcionar un volumen complementario al borde cortante, permitir una mayor resistencia del cuchillo y una mayor cantidad de metal para disipar el calor generado durante el trabajo de la fresa. El ángulo de corte negativo, junto con el espacio de descarga radial y poca altura de los dientes o cuchillos proporcionan la máxima resistencia de ellos y contribuyen a prolongar la vida útil de la fresa. Cabe señalar que todas las fresas, en mayor o menor grado, presentan una cierta desviación de su parte activa con respecto del vástago, la cual se define como EXCENTRICIDAD y corresponde al desplazamiento máximo que, con respecto a su eje de rotación, experimenta la cabeza de la fresa durante su movimiento de rotación. Esto es imposible reducirlo a cero debido a las imperfecciones de los propios instrumentos de fabricación, por muy de precisión que estos sean. El valor promedio aceptable es de 0,025 mm., valor que se ve aumentado ya sea por el largo de la fresa y/o el estado de la pieza de mano donde irán insertas. Este factor de desviación influye directamente en una menor eficiencia de corte y en una mayor generación de calor, lo que se debe a que el Profesional deberá ejercer una mayor presión al elemento rotatorio durante su uso, resultando que en una fase de la revolución la fresa y el diente tenderán a apartarse para juntarse luego en la próxima media vuelta. Esto, dependiendo de la magnitud de la excentricidad, se traducirá en vibración y desagrado para el paciente, con un corte ineficaz e inexacto. La vida útil de una fresa dependerá de diversos factores, tales como: - el diseño de la fresa que se utiliza. - la velocidad de giro, la cual puede ser regulada por el Profesional, siendo óptima a las 150000 RPM. - naturaleza de la fresa, si es de acero o de carbono tungsteno. - superficie sobre la cual actúa la fresa.
105
- carga con que se aplica la fresa.
Durante el trabajo de los instrumentos rotatorios es inevitable la generación de calor, el cual es debido a:
- la fricción interna del material abrasionado, el cual se deforma durante el proceso de formación de astillas. - la fricción entre la cara del diente de la fresa y la astilla a medida que esta es desplazada del cuchillo. - la fricción del filo cortante al moverse a través de la parte que se desgasta. Pero también existen otros factores que influirán en la generación de una mayor cantidad de calor durante el trabajo de la fresa, entre los cuales podemos nombrar: - la velocidad de giro de la fresa, a mayor velocidad mayor calor. - la carga aplicada a la fresa, a mayor carga mayor calor - naturaleza de la fresa, las de acero generan mayor calor que las de carbide. - tiempo de aplicación de la carga, el ideal es que sea de tiempos intermitentes, de una duración de pocos segundos lo que reducirá considerablemente la generación de calor. Por lo general y sobre todo cuando se trabaja sobre estructuras dentarias o tejidos biológicos, este calor generado debe ser disipado, para evitar un daño irreversible del complejo pulpo dentinario, lo cual se puede logra a través de 4 mecanismos:
106
1.- la conducción del calor a través del instrumento. 2.- la conducción a través de la pieza que se desgasta. 3.- las astillas a medida que se remueven, también captan parte del calor producido. 4.- mediante una buena refrigeración, la cual se puede ser con aire, agua o spray (aire-agua) figura Nº 48, los que permiten mejorar el régimen de corte, contribuir a la remoción de residuos y principalmente a disminuir o disipar el calor que se genera.
Figura Nº 48 Refrigeración con Spray. Sin duda que el factor de protección más importante contra una posible lesión pulpar, durante la práctica Profesional, es la baja conductividad térmica propia de la Dentina, de no ser así, la confección de una cavidad sería un serio problema para el Operador. MECANICA DE CORTE: Desde el momento en que una fresa entra en contacto con una pieza dentaria o cualquiera otra estructura y se produce el corte nosotros podemos encontrar tres tipos de tensión que se producen durante la mecánica de corte: a.- Tensión Compresiva: se produce durante el contacto del borde cortante con la superficie a cortar. b.- Tensión Traccional que se produce en el material, al generarse la viruta e irse desprendiéndose de éste.
107
c.- Tensión Tangencial: que se produce en las zonas del material vecinas a la acción del borde cortante. Además de las tensiones a la que se ven sometidas las estructuras, se aprecian o constatan deformaciones que se producen en los mismos cuerpos. En el primer momento, el cuchillo de la fresa al entrar en contacto con las estructuras a cortar produce en ellas una deformación elástica. La fuerza aumenta y la deformación que se produce es permanente, hasta terminar en la fractura. Si esta no se produce solo hay deformación permanente, por lo cual se pierde eficiencia de corte y para compensarla se tendería a ejercer una mayor presión, lo que teóricamente aumentaría el régimen de corte pero con las consecuencias anteriormente comentadas, (calor excesivo, embotamiento e incluso fractura del borde cortante). El régimen de corte puede variar de acuerdo a la carga y velocidad que se aplique; si se mantiene constante la velocidad, a mayor carga, mayor corte. De igual manera, dejando constante la carga, a mayor velocidad mayor corte. Esto último se debe a que la velocidad de giro es tan alta que no da tiempo al material cortado a que recupere su forma inicial deformada durante el primer corte. Esto permite no gastar energía en deformar nuevamente el cuerpo ante una nueva fractura o corte. ABRASION Y PULIDO Toda restauración o elemento a ser usado en boca debe tener una superficie lisa y pulida, con la finalidad de no causar molestias para el paciente, (ya que no se suelen tolerar a menudo las superficies rugosas) impedir las adherencias de residuos alimenticios y en algunos casos, evitar la pigmentación o corrosión de las mismas. Previo al pulido se deben eliminar todas las asperezas superficiales de las restauraciones ya sea directamente en boca o antes de ser instalada en ella. Se define como abrasión al desgaste de una superficie contra otra por fricción. Es la acción cortante que se logra por medio del frotamiento de partículas agudas abrasivas sobre una superficie. Estas partículas actúan directamente sobre la parte a desgastar y cada una de ellas realiza su trabajo como un pequeño cuchillo en forma individual, dejando la
108
superficie con un rayado de dimensiones que dependen del tamaño de las partículas del abrasivo. El objetivo final de la abrasión es desgastar todo el material sobrante de una restauración o dispositivo de uso Odontológico, para permitir lograr en último término el pulido de la superficie. A diferencia de la abrasión, el pulido no produce surcos en el material y reduce las irregularidades. Una excepción sería el uso de las piedras de diamante o fresas de diamante que se utilizan sobre el esmalte dentario, cuando este debe ser desgastado o abrasionado para la confección de preparaciones Operatorias o Protésicas. Los abrasivos son generalmente pequeñas partículas que se utilizan frotándolas contra una superficie, ya sea directamente, o bien adheridos a algún medio cementante u otro material aglomerante como papel, plástico, metal o gomas, manteniéndose juntas y unidas como en una rueda de esmeril, un disco o una tira. Los abrasivos se usan de acuerdo a la superficie a abrasionar. El proceso se empieza con los abrasivos de grano más grueso, adecuado al material a desgastar, y se continua disminuyendo el tamaño o graduación del abrasivo para terminar con los más finos, hasta lograr una superficie suave, tersa y brillante (Pulida). ACCION ABRASIVA La acción que producen los abrasivos es esencialmente cortante, ya que cada partícula abrasiva presenta un agudo filo que actúa en forma individual, de manera similar a la aguda punta de un cincel. Cuando se trabaja sobre aleaciones metálicas, el desgaste sobre la superficie de ellas altera su estructura cristalina y provoca algo similar al fenómeno denominado de deformación en frío. Esto trae consigo el endurecimiento de la superficie abrasionada. En el caso de las superficies de las resinas, se producen tensiones superficiales que puedan causar distorsiones si la abrasión es muy rigurosa, a lo que se le suma la generación de calor que puede producir además desde deformaciones locales hasta la fusión de la superficie resinosa.
109
Las características deseables que deben poseer los abrasivos son: - Forma irregular: de esta manera se obtienen bordes afilados o cortantes, que serán más eficaces que aquellos que presentan ángulos romos. - El abrasivo debe ser más duro que la superficie a abrasionar, de lo contrario el abrasivo se desgasta o se embota. - Alta resistencia al impacto: no fracturarse al chocar contra la superficie a abrasionar, sin embargo, cabe señalar que es preferible que se quiebren a que se gasten. - Resistencia a la fricción: para que no se desafilen o gasten los bordes cortantes. Por ejemplo, lo que ocurre con la tiza en el pizarrón. Los abrasivos son graduados en su tamaño, de acuerdo a la fineza de mallas convencionales que ellos puedan atravesar. Normalmente los abrasivos (partículas) se mantienen unidas a los discos o piedras por medio de un agente cementante de origen cerámico, aunque también se puede emplear el proceso de electrodepósito para los elementos metálicos. Para lograr los abrasivos más blandos, se pueden utilizar caucho o goma laca, materiales que se desgastan rápidamente pero son muy útiles cuando se necesita de una abrasión delicada. Normalmente en las piedras montadas el medio cementante está impregnado totalmente con un abrasivo de cierta graduación, de tal manera que cuando se desgasta o elimina una partícula, aparece otra. Una excepción la constituyen los abrasivos constituidos por partículas de diamante, esto por dos razones: por una parte el costo y por otra, porque estas piedras se desafilan muy lentamente. La disposición de las partículas del abrasivo varía de acuerdo al tipo de corte que se necesita. Mientras más finos y regulares sean las
110
disposiciones de los granos del abrasivo, se obtendrá una menor eficacia de desgaste pero con un corte más liso. Existen factores que afectan el régimen de abrasión, entre ellos se pueden destacar: - Tamaño de la partícula: a mayor tamaño, mayor desgaste y mayor profundidad de las huellas dejadas sobre el material a desgastar. - Presión del abrasivo en el régimen de corte: a mayor presión, mayor desgaste y mayor profundidad de ranuras, lo que trae consigo también el desgaste más rápido del abrasivo. - Velocidad: a mayor velocidad, mayor trabajo y por lo tanto mayor desgaste, y además no se produce mucho desgaste en el abrasivo propiamente tal. Un avance notorio en la odontología fue la incorporación de "fresas" o más bien piedras de diamante, para el desgaste principalmente de esmalte, ya que como se indicó, dichas partículas prácticamente no se fracturan ni se desgastan. Dejan de actuar cuando el medio cementante cede. Estas piedras las encontramos en el mercado en múltiples formas, para diversos propósitos. Otro avance de importancia es el haber logrado el aumento en la velocidad de rotación de los tornos dentales, lo que permite realizar una menor presión de trabajo. PULIDO: La acción de pulido la definimos como el proceso mediante el cual se obtiene una superficie lisa que refleja uniformemente la luz, lo cual se logra aplicando secuencialmente abrasivos cada vez más finos. En el caso de los metales, primero ocurre una desorientación en la superficie cristalina, lo que va en aumento con el pulido, hasta que estas partículas desorientadas se afinan en sus extremos. Esto da origen al llamado estrato amorfo de Beilby. Este estrato no es tan amorfo como se creía en un principio, tiene una disposición cristalina diminuta, con
111
una disposición atómica desorientada muy similar a la sustancia que se encuentra en los espacios intergranulares. Un término muy relacionado con los de abrasión y pulido es el de BRUÑIDO, en el cual la superficie es empujada, movida o desplazada, siendo importante que el instrumento a usar no se disuelva en la superficie a bruñir. Esta acción se utiliza para adaptar márgenes de restauraciones metálicas. El pulido se comienza con un abrasivo grueso, para ir bajando gradualmente la fineza del abrasivo, hasta terminar con elementos de gran fineza o sustancias pulidoras. Al cambiar un abrasivo grueso a uno más fino conviene cambiar también la dirección o surtido de la abrasión. PULIDO ELECTROLITICO Procedimiento inverso al galvanizado. La aleación metálica a pulir hace de ánodo en un baño electrolítico. A medida que pasa la corriente eléctrica el material ánodico se disuelve superficialmente, quedando con una superficie lisa y brillante. Esté es un método excelente para pulir la superficie de estructuras metálicas de prótesis removibles, de aleación de CROMO COBALTO(figura Nº 49), pues se elimina poco material de la superficie, por lo cual el asentamiento de la dentadura queda virtualmente inalterado.
Figura Nº 49 Pulido electrolítico.
TIPOS DE ABRASIVOS
112
A continuación se presenta una lista de distintos tipos de materiales abrasivos disponibles en el Mercado Nacional: Esmeril: óxido de aluminio natural. Puede tener también óxido de hierro. Oxido de aluminio: su estado se obtiene de la bauxita, que es lo mismo pero impuro. Existen distintos tipos de tamaño, incluso la alúmina levigada, que es óxido de aluminio muy fino. Gránate: Son minerales que incluyen silicatos de Al, Co, Mg, Fe, Mn y se utilizan sobre papeles o plásticos; (discos o hinchas de lija). Pómez: material silicio de origen volcánico. Puede ser usado para abrasión o pulido. Kieselguhr: restos silícicos obtenidos de diminutas plantas acuáticas y diatomeas. El más grueso es la tierra de diatomeas. Es un agente de pulir suave. Trípoli: se obtiene de rocas porosas que se encuentran en Trípoli. Se intercambia con el anterior. Rouge: polvo fino de color rojo, que corresponde a un óxido de fierro . Se emplea como pasta. Muy bueno para el brillo final de los oros y algunas aleaciones. Oxido de estaño: este producto se obtiene tratando a una alta temperatura, el producto de una reacción entre estaño y ácido nítrico concentrado. Es usado como sustancia pulidora, conformando una pasta al mezclarlo con agua, alcohol o glicerina. Tiza: Carbonato de Ca por precipitación. Se usan en dentrificos. Oxido de cromo: como sustancia de pulido para aceros inoxidables.
113
Arena: esta y otros cuarzos también pueden estar presentes en los papeles de lija. Puede usarse accionado por aire como en las arenadoras. Carburos: agentes desbastadores. Los más conocidos son el carburo de silicio y el carburo de boro. Se obtienen calentando el silicio y el boro para unirlo al carbono. Estos se sinterizan o presionan con un agente cementante y se les da forma de rueda o discos abrasivos. Diamante: Es el abrasivo más duro y eficaz para esmalte. Son chispas de diamantes impregnadas en un cementante para formar fresas y discos. Elementos propulsores. Todos los elementos que se han analizado en el presente capítulo deben ser montados en un elemento que le otorgue la capacidad de giro y fuerza para realizar su acción tanto de corte como de abrasión, estos son los Elementos Propulsores. El problema está ¿cómo efectuar movimientos rotatorios con el abrasivo?. Ya se dejaron de lado los medios propulsores acondicionado en un voluminoso motor eléctrico cuyos cambios de velocidad y dirección de giro eran efectuados por aparatosos y pesados reóstatos. Los movimientos originados por el motor eran trasmitidos mediante poleas y cuerda al elemento abrasivo.
Figura Nº 50 Turbomotor Hoy la pieza de mano intercambiable o contrángulo(figura Nº 51), viene conectada directamente a un micro motor eléctrico, de tal suerte que han quedado eliminadas todas las vibraciones y ruido que producían poleas y cuerdas. Generalmente este micro motor eléctrico es de bajo voltaje (24 volts). También encontramos en la actualidad el
114
uso de micromotores impulsados por aire comprimido conocidos como turbomotores (figura Nº 50).
Figura Nº 51 Pieza de mano recta y contraángulo . A partir de los años 1950 aparece en el mercado internacional odontológico, popularizándose en Chile sólo 10 años después, el concepto de propulsar el abrasivo mediante el giro de una turbina(figura Nº 52), mejor dicho una micro turbina, la que es a su vez accionada mediante aire comprimido de 60 ó 100 p.s.i. Estas turbinas giran sobre rodamientos, turbinas a rodamientos o sobre una pequeña cámara de aire comprimido constituyendo las turbinas colchón de aire.
Figura Nº 52 Turbina Nace así el concepto de aparatología neumática y transforma al compresor que participa en la Clínica Odontológica como un actor de primera magnitud e indispensable para la gestión clínica. Es de suma importancia en el presente, saber elegir convenientemente el compresor a usar, en cuanto a su tipo, capacidad, rendimiento y posibilidad de reparación.
115
Un error en su elección, llevará a desagradables situaciones que conllevara a fracasos clínicos con la correspondiente repercusión en la responsabilidad profesional.-
Figura Nº 53 Compresor Dental El compresor (figura Nº 53), mejor dicho el banco de aire que conformará, debe ser capaz de entregar aire comprimido a una determinada presión (100 a 120 p.s.i.), junto con ser limpio mediante el uso de un purificador o filtros (libre de aceite mineral propio del compresor y tóxico para el organismo) y asimismo libre también de humedad, para lo cual se deberá anexar un deshidratador para eliminar la condensación de la humedad ambiente. La presencia de aire humedecido o contaminado con aceite interferirá con una serie de procedimientos clínicos, por eso la importancia de un buen banco de aire.
BIBLIOGRAFIA 1. E.C. Combe." Materiales Dentales". Editorial Labor, capítulos 4546,
116
5ta. Edición, 1990. 2.- Phillips Ralph /La ciencia de los materiales dentales de Skinner. Editorial Interamericana capítulos 36 y 37 .7a. Edición.
117
INTRODUCCIÓN AL ESTUDIO DE LOS MATERIALES DE ORIGEN CERÁMICO.
DR. ROBERTO BAEZA W. DR. CRISTIAN ASTORGA M. INTRODUCCION. Los materiales cerámicos se encuentran ampliamente difundidos en la naturaleza, ya sea formando parte de los organismos vivos (huesos, dientes, valvas de moluscos, etc.) como de elementos no vivos (sales minerales, gemas, arenas, etc.) y también en una inmensa cantidad de utensilios (figura Nº 54) y elementos de la vida cotidiana ("vidrios", yesos, tiza, etc.). Estos materiales poseen una amplia y variada serie de características físicas tales como translucidez u opacidad, posibilidad de ser coloreados, baja conductividad térmica y eléctrica, alta resistencia mecánica, alta fragilidad, todas las cuales están determinadas por su estructura íntima. Desde el punto de vista químico, ¿ Qué son los materiales cerámicos ?. Son aquellos materiales formados por la combinación de elementos metálicos y no metálicos; la vastísima variedad que existe se debe a que hay innumerables combinaciones posibles entre los diferentes tipos de elementos y porque a su vez, cada una de ellas puede tener distintas formas de ordenamiento estructural, ej. Oxido de Zinc, Cloruro de Sodio, Carburo de Silicio (el cual a pesar de no ser estrictamente un material cerámico ya que los dos elementos que lo forman son metaloides, anfóteros, es decir poseen características de metal y no
118
metal, se comporta físicamente como cerámico), Oxido de Aluminio (Alúmina), Oxido de Sílice (Cuarzo), etc. Analizando lo anterior, y ya que las piezas dentarias naturales poseen en mayor proporción un componente mineral inorgánico (cerámico),el cual es una forma de fosfato de calcio hidroxilado conocido como hidroxiapatita, se podría pensar que los cerámicos serían el tipo ideal de material para reconstruir piezas dentarias, sin embargo esto no ha sido posible puesto que por la naturaleza estructural de estos materiales no se logra reproducir el proceso de cristalización natural, obteniéndose con algunos materiales sólo aproximaciones, limitadas a ciertos usos Odontológicos como por ej. con los cementos dentales y las porcelanas de uso dental.
Figura Nº 54 Elementos cerámicos
COMPOSICION Y ESTRUCTURA GENERAL: ¿Cómo se unen los átomos en los materiales cerámicos?. Las uniones que condicionan el estado sólido en estos materiales, son de tipo iónicas, covalentes o una combinación de ambas, teniendo como una característica importante a diferencia de otros materiales que no se encuentran electrones libres, lo cual determina muchas de sus propiedades (especialmente las ópticas). Recordemos de otros capítulos que se presenta el enlace iónico(figura Nº 55) en los compuestos formados por la unión de elementos electropositivos con elementos electronegativos; el carácter esencial del
119
enlace iónico es la asimetría eléctrica, ej. el sodio (metal) puede fácilmente perder un electrón de su capa de valencia para transformarse en catión, el cloro (no metal) a su vez necesita de un electrón para completar su órbita externa, al combinarse ambos elementos el Cloro toma un electrón del Sodio y queda convertido en anión, y las cargas opuestas con que han quedado determinan que se atraigan y se unan; los átomos así cargados ejercen su acción en todas direcciones, lo que hace que alrededor del sodio se ubiquen otros átomos de cloro y alrededor de éstos, otros átomos de sodio; se forma entonces una estructura que da lugar a un reticulado espacial sólido cristalino en el que existen átomos con distinta carga neta, y sin electrones libres.
Figura Nº 55 Enlace Iónico En cambio, en el enlace covalente( figura Nº 56), los elementos participantes en la unión tienen similar energía de ionización y la misma afinidad electrónica, por consiguiente los electrones están compartidos simétricamente entre los núcleos; el electrón se mueve en una órbita ya no atómica sino molecular y pertenece a la molécula como conjunto, por ej. en el cuarzo (un tipo de Oxido de Sílice) los átomos principales son el silicio y el oxígeno, el silicio tiene cuatro electrones en su órbita externa y antes de cederlos o captar otros cuatro para completarse le es más fácil compartirlos, el oxígeno por su parte tiene una órbita externa con seis electrones y necesita dos para completarse, entonces la distribución electrónica determina que el silicio comparta un electrón con cada uno de cuatro átomos de oxígeno; pero como cada uno de estos puede a su vez compartir otro con otro átomo de silicio le permite en definitiva configurar una estructura sólida cristalina tridimensional, en la que hay átomos distintos y no hay electrones libres, quedando todos vinculados entre sí.
120
Figura Nº 56 Enlace covalente Desde el punto de vista de su ordenamiento estructural, los materiales cerámicos se pueden presentar en dos formas: a) Estructuras cristalinas. b) Estructuras vítreas. a) Estructuras cristalinas : Los materiales cerámicos en muchos casos tienen una estructura cristalina perfectamente ordenada formando un reticulado tridimensional homogéneo en toda la extensión del material, y según el tipo de elementos que lo constituyan se encuentran 2 tipos de estructuras cristalinas: Cristales iónicos: En ellos las unidades que se repiten en la red son fragmentos cargados positiva y negativamente, cada ion de un signo dado está ligado por enlace iónico a todos los iones de signo opuesto que hay en el cristal, por tal motivo tienen una energía de enlace relativamente grande y es la causa de que estos cristales sean duros, quebradizos y se fundan a temperaturas altas; son aislantes térmicos y eléctricos excepto esto último si están en solución ya que al solubilizarse se separan los iones otorgando la posibilidad de transmitir cargas eléctricas. El hecho de tener una atracción iónica los hace tener un grado de solubilidad importante, ej., la sal común. Son quebradizos porque al intentar
121
deformar un cristal iónico, dos planos de iones tienen que desplazarse uno con respecto al otro, lo que determina que iones de igual carga se acerquen de tal forma que la fuerza cohesiva es reemplazada, por una fuerte repulsión y el cristal se rompe. Cristales covalentes: Los átomos del cristal están unidos por un sistema continuo de enlaces de par electrónicos, estos materiales tienen una fuerza cohesiva muy grande, y por consiguiente poseen puntos de fusión muy altos, son aislantes térmicos y eléctricos y son los más duros e incompresibles de todos los materiales, el tipo de unión les da gran resistencia a la solubilidad y estabilidad ante los ataques químicos, por ejemplo el diamante (figura Nº 57)presenta este tipo de cristal.
Figura Nº 57 Diamante. b) Estructuras vítreas o amorfas: En este tipo de disposición no existe una red cristalina ordenada, sino que los átomos ocupan sitios casi al azar mezclados con algunas zonas con cristales ordenados, esta falta de orden perfecto en todo el volumen del material se debe a la alta fuerza cohesiva de los materiales cerámicos y a la forma en que se obtienen o producen, ya que para poder darles forma es necesario muchas veces tratar de derretirlos y vaciarlos en moldes para después al enfriarse dar origen a una estructura sólida, el problema es que al fundirse y mezclarse constituyen una masa semifluida o viscosa y no un líquido puro debido a las fuertes atracciones y uniones químicas que existen en ellos, esto impide la libre difusión atómica que hace que al enfriarse en condiciones normales les sea imposible ordenarse para volver a formar una estructura cristalina.
122
Un buen exponente de esto es la mezcla fundida de Oxido de silicio (sílice o cuarzo, el cual es el mayor componente de la arena común) con potasa y sosa, que al enfriarse da lugar al material amorfo llamado vidrio, de amplio uso en la vida diaria tanto para usarse en ventanas como en utensilios diversos(figura Nº58). Es posible obtener vidrios con distintas características, según el tipo y cantidad de cationes que se incorporan a la mezcla, por ejemplo el hecho de incorporar cationes como el Na y el K, al hacer un vidrio, disminuye la temperatura de fusión de los elementos y logra mayor fluidez en la masa, lo cual facilita el proceso; esto mismo hacen los fabricantes de materiales dentales al diseñar composiciones de vidrios de uso Odontológico para reemplazar tejidos dentarios, específicamente para las técnicas de prótesis fija (coronas y puentes) en que se aplica porcelana fundida como elemento estético sobre una estructura metálica base. En otro caso, la formación de vidrios por fusión conjunta de sílice y alúmina, permite obtener estructuras amorfas que a una determinada proporción de silicio y aluminio, quedan en una descompensación electrónica que hace que puedan ser fácilmente atacados por ácidos débiles, como por ej., en el caso del polvo de algunos cementos como el de vidrio ionómero (material que se utiliza como medio cementante, protector pulpodentinario o restaurador ), los cuales reaccionan ante el ataque de ácidos polialquenoicos para formar una masa plástica fácilmente trabajable, que luego endurecerá.
Figura Nº 58 Estructuras vitreas.
123
MANIPULACION: La manipulación y/o moldeo de los materiales cerámicos para su uso Odontológico, está limitado por la ya citada gran fuerza cohesiva de estos materiales, es así que al fundirlos para poder vaciarlos en moldes donde se enfrían y endurecen, es prácticamente imposible obtener una consistencia lo suficientemente fluida que permita un adecuado escurrimiento; además, si el elemento fundido tenía previamente una estructura cristalina, esta no puede volver a formarse totalmente porque no existe la suficiente difusión atómica para reordenar el cristal al enfriarse, lográndose solamente una estructura amorfa con pequeñas partes cristalizadas en la masa, esto hace que se considere a estos materiales como "líquidos superenfriados". Sólo con las condiciones excepcionales que se dan en algunos laboratorios y con fenómenos naturales como erupciones volcánicas, se pueden lograr las temperaturas y presiones necesarias para formar cristales puros (piénsese en la formación de cristales de regular tamaño, de cuarzo y en algunas gemas, como también en el Gipso o yeso cristalizado, por mencionar algunos). Generalmente lo que se hace a nivel de la Industria y de la práctica Odontológica, es usar como materia prima compuestos cerámicos cristalinos o amorfos, los cuales han sido finamente pulverizados con medios mecánicos, obteniéndose polvos que se moldean esencialmente a través de 2 formas: a) SINTERIZADO: Las pequeñas partículas de materiales cerámicos molidos y tamizados para uniformar el tamaño de las partículas, se calientan y vacían en moldes a altas temperaturas y por su consistencia semifluida y proximidad se adhieren íntimamente unas a otras mediante enlaces primarios, conformando así una sola estructura amorfa(figura Nº 59), es el caso de elementos abrasivos como las piedras y discos de carborundum (Carburo de Silicio, usadas en la Industria y también en la práctica Odontológica), porcelanas usadas para reemplazar la parte estética de piezas dentarias dañadas o perdidas en coronas dentales artificiales, el vidrio, etc.
124
Generalmente se usan polvos de diferentes composiciones para obtener nuevas propiedades, estos materiales así obtenidos y enfriados conformando bloques sólidos relativamente grandes, se pueden volver a pulverizar mecánicamente obteniéndose así muchos materiales dentales tales como el polvo de los cementos usados como base de protección pulpodentinaria y obturación cavitaria, el polvo de porcelana con el que se construyen coronas, etc.
Figura Nº 59 Sinterización b) FRAGUADO: Otra manera de manipular los cerámicos es aquel en que pequeñas partículas (generalmente polvos de sales cerámicas procesadas por sinterización y luego molidas) se hacen reaccionar con líquidos, generalmente ácidos para lograr reacciones ácido-base, o con agua para obtener reacciones de rehidratación, a través de las cuales se puede lograr la formación de múltiples y pequeñísimos cristales que crecen radialmente alrededor de diversos puntos ubicados al azar llamados Núcleos de Cristalización (figura Nº 61) los que se entrelazan formando una trama sólida, este crecimiento en espículas es llamado también crecimiento acicular(figura Nº 60), y es típico de los cementos Odontológicos, del yeso, del cemento usado en construcción, etc.
125
Figura Nº 60 Crecimiento Cristalino.
Figura Nº 61 Microfotografía de núcleos de Cristalización
PROPIEDADES DE LOS MATERIALES CERAMICOS: Una característica de los materiales cerámicos es su gran rigidez, la cual es mayor que en otros materiales, aún al ser comparados con los metálicos, esto se explica por la gran energía cohesiva de las uniones ionicas y covalentes.
126
Estos materiales son muy frágiles, no poseen deformación plástica, si la carga ejercida es lo suficientemente fuerte, la estructura no se deforma sino que se fractura súbitamente; en el caso de las uniones iónicas porque no es posible desplazar los átomos ya que ello implicaría llevar iones de igual carga a una proximidad inmediata con lo cual se repelen rompiendo la estructura. Poseen una altísima resistencia compresiva y dureza pero no tienen la capacidad de absorber un golpe sin fracturarse; no poseen resiliencia, no tienen capacidad de absorber energía mecánica, mas bien la transmiten. Debido a que no tienen electrones libres en general no absorben la luz, por lo tanto son translúcidos o transparentes en su mayoría, pero en la medida en que se les agrega elementos extraños pueden opacificarse o teñirse, al mismo tiempo muchos son permeables a los rayos X, lo cual dificulta la precisión diagnóstica en los exámenes radigráficos de pacientes que poseen estructuras cerámicas artificiales para solucionar sus problemas patológicos, es por ello que a ellos se les incorporan elementos como el bario para hacerlos impermeables a los rayos X . Considerando otro aspecto del comportamiento óptico, también se les incorpora sales de bario con la finalidad de otorgarles cierto grado de fluorescencia, para imitar esta característica que poseen las piezas dentarias naturales. BIBLIOGRAFIA 1.-
Craig, Robert/Restorative Dental Materials/The C.V. Mosby Company/ 1989/ capítulo 6.
2.-
Macchi, Ricardo/Materiales Dentales/editorial /1980/ capítulos 5 -6.
3.-
Phillips, Ralph/La ciencia de los Materiales Dentales de Skinner/Ed. Interamericana/8ªEdic./1987/cap.11.
Panamericana
127
YESOS DE USO ODONTOLÓGICO.
DR. CRISTIAN ASTORGA M. DR. JUAN VERGARA B.
CRISTALES DE YESO
ESCULTURA EN YESO
Figura Nº 62 Mineral de Yeso El mineral de Yeso o Gypso (figura Nº 62) material cerámico ampliamente distribuido en la naturaleza, ha sido empleado por el Hombre en la construcción, el arte y la ciencia desde tiempos remotos, en la actualidad su uso sigue siendo de importancia en el quehacer humano. En Odontología el Yeso se utiliza desde el año 1758, año en que el Alemán Pfaff lo utilizó en la confección de modelos de yeso para ser usados durante la manufactura de dentaduras de marfil. Posteriormente en el año 1843 Dunning lo comenzó a utilizar como material de impresión, y desde entonces el continuo progreso de la tecnología ha
128
permitido obtener nuevos materiales derivados del Gypso con un amplio uso en Odontología y en otras áreas de la Ciencia y la Tecnología. En la actualidad, el uso principal de los yesos en Odontología es como material de vaciado para la confección de modelos(figura Nº 63) y troqueles de estructuras bucales, así como componente aglutinante de investimentos o revestimientos, material usado en las técnicas de confección de colados y/o soldaduras. El Yeso o Gypso es un mineral que se encuentra en la naturaleza en su forma natural como sulfato de calcio dihidratado (Ca SO4 2H2O) contaminado con elementos de origen natural. Se encuentra como un material sólido cristalino, no manipulable, por lo que se requiere de un proceso previo, para que este yeso mineral pueda ser utilizado en sus distintos usos, sean estos odontológicos o de otras áreas del quehacer humano. Para ser usado en Odontología se requiere que el material pierda 3/4 del agua que presenta, por lo tanto debe ser parcialmente deshidratado, y es así como, después de los procesos industriales necesarios para eliminar el agua, obtenemos sulfato de calcio hemihidratado (Ca SO4.1/2 H2O), el cual constituye la base de todas las presentaciones comerciales de uso odontológico.
Figura Nº 63 Modelos de yesos Clasificación: De acuerdo a lo establecido en la Norma ISO 6873, los yesos usados en Odontología se pueden clasificar en cuatro variedades:
129
Tipo 1: yeso para impresión. Tipo 2: yeso taller. Tipo 3: yeso piedra. Tipo 4: yeso extraduro (densita). También se pueden encontrar en la literatura como Tipo I, Tipo II, Tipo III, Tipo IV y últimamente se puede encontrar referencia de un Tipo V que corresponden a yesos sintéticos de alta resistencia. Métodos de Obtención: Es importante conocer que, dependiendo del tipo de proceso que se realice para eliminar el agua, obtendremos distintos tipos comerciales de yesos, los que presentan distintas propiedades físicas y mecánicas y por lo mismo tendrán indicaciones de uso diferentes. De acuerdo a lo anterior, si el mineral de yeso se calcina en un recipiente al aire libre, a una temperatura entre 110°C y 130°C, se obtendrá una forma cristalina que se conoce como yeso París, yeso taller y/o yeso corriente. Los yesos tipo I o de impresión son yesos París al que se le agregan modificadores con la finalidad de regular el tiempo y la expansión de fraguado. Calcinando el Gypso bajo presión de vapor en un autoclave, generalmente en presencia de agua a una temperatura entre 120°C y 130°C, se obtiene el yeso piedra. Eliminando el agua de cristalización por ebullición y en una solución de cloruro de calcio al 30%, se obtienen los yesos extraduros, densita o yesos piedra mejorados. ¿Como se explica que estos tres productos siendo químicamente iguales (CaSO4 1/2 H2O), presenten propiedades mecánicas distintas?.
130
Esto se explica por las características de las partículas de polvo que se obtienen, las partículas de polvo del Yeso París son cristales grandes, de forma irregular y porosos, los que absorben mayores cantidades de agua. Las partículas de polvo del Yeso Piedra, son cristales, homogéneos y hexagonales con muy baja porosidad y por lo tanto absorben menos agua. Las partículas de polvo de Densita a su vez son las más densos de los tres tipos, son de forma cúbica o rectangular y son las que absorben menos agua de todas las ya mencionadas. Fraguado: Si se mezcla este polvo de sulfato de calcio hemihidratado con agua, se forma una masa que al cabo de un tiempo endurece como consecuencia de la combinación de los elementos. A medida que esto sucede se puede observar que la masa libera calor, es decir, el endurecimiento del yeso es una reacción química exotérmica, proceso que se le conoce como Fraguado del Yeso. El producto de esta reacción de fraguado es nuevamente Gypso, y el calor desarrollado por la reacción exotérmica equivale al empleado durante la calcinación del Gypso durante su proceso de fabricación. La reacción se desarrolla de la siguiente manera: 1.
Cuando el hemihidrato se mezcla con agua, se forma una suspensión fluida y fácil de manipular.
2.
Luego, el hemihidrato se disuelve hasta que forma una solución saturada.
3.
Esta solución saturada del hemihidrato está sobresaturada con respecto al dihidrato, de modo que este último precipita.
4.
A medida que el dihidrato precipita, la solución ya no está saturada con respecto al hemihidrato, de modo que este sigue disolviéndose y asó el proceso continúa, de manera que la disolución del hemihidrato y la precipitación del dihidrato
131
prosiguen con la formación de nuevos cristales o el crecimiento de los ya presentes. De esta manera, la masa de cristales de Gypso formado, química y diversos grados de de aire durante el proceso de agua residual al evaporarse.
yeso fraguado estará constituida por los agua residual que sobra de la reacción microporosidades atribuida a la inclusión mezcla o al posterior espacio que deja el
Tiempo de Fraguado: La reacción de fraguado requiere de un tiempo definido para producirse; al mezclar el polvo con el agua, el tiempo que transcurre desde el principio de la mezcla hasta que el material endurece, se conoce como tiempo de fraguado total. Este tiempo se puede medir utilizando algunas pruebas de penetración, como por ejemplo con el uso de las Agujas de Vicat o de Gillmore, las que básicamente consisten en hacer bajar el instrumento sobre una masa de yeso recién preparada y registrar el tiempo que transcurre hasta que la punta de la agujas no penetra hasta el fondo de la masa, esto permite obtener el tiempo de fraguado inicial (momento en que la masa presenta resistencia a la penetración) y el tiempo de fraguado final, datos que permiten una mejor manipulación del producto. Otro método para medir tiempo de fraguado es por medio de la pérdida del brillo superficial de una mezcla recién preparada, lo que nos indica aproximadamente que el fraguado inicial se ha producido, y que ya la masa no se debe seguir manipulando, porque ya no forma una masa plástica, y ha perdido la capacidad de fluir apropiadamente. Regulación del tiempo de fraguado: En teoría el tiempo de fraguado se puede regular de tres maneras: -
Variando la solubilidad del hemihidrato.
-
Variando la cantidad de núcleos de cristalización.
132
-
Variando la velocidad del crecimiento cristalino.
En la práctica, la regulación del tiempo se efectúa variando la estructura, ya sea en forma física o química, del yeso o a través de la técnica de manipulación del material. Así tenemos que se puede variar el tiempo de fraguado por: -
La presencia de impurezas: como por ejemplo partículas de yeso ya fraguado en el polvo, lo que puede acelerar el fraguado (tazas de goma o espátulas sucias dan un efecto similar).
-
La fineza del polvo de yeso: los polvos más finos determinan un fraguado más rápido.
-
El tiempo de espatulado: dentro de los límites establecidos, y con un espatulado en forma correcta, a mayor tiempo de mezcla se puede acelerar el tiempo de fraguado.
-
Temperatura de la mezcla: las temperaturas altas, bajo los 50°C, va a acelerar el tiempo de endurecimiento, ya que la Tª actúa catalizando la reacción.
-
Cambios en la relación agua polvo: al aumentar la relación (mayor cantidad de agua), aumenta el tiempo de fraguado .
-
Modificadores químicos: mediante el uso de aceleradores o retardadores se puede modificar el tiempo de la reacción de fraguado.
Proporción agua polvo: Si el operador desea obtener modelos de yeso con una resistencia mecánica apropiada y con una reproducción fiel de las estructuras dentarias registradas por los materiales de impresión, se deben establecer con precisión las cantidades de agua y polvo de hemihidrato requeridas, para lograr la más adecuada proporción de los elementos.
133
La relación agua y polvo se expresa generalmente como una proporción o el cuociente obtenido al dividir el peso (o volumen) del agua por el peso del polvo, la que se abrevia como A/P. Por ejemplo: si 100 gr. de yeso piedra se mezclan con 28 ml de agua la relación A/P será de 0.28. Siempre debe utilizarse la relación A/P indicada por el fabricante, pues con esa relación se obtienen las mejores propiedades del material. Esta proporción A/P indicada por el fabricante siempre viene establecida en una relación en peso de ambos componentes, es decir x grs. de yeso deben mezclarse con x ml. (grs.) de agua. Sin embargo, muchas veces al adquirir el yeso, ya sea, porque no se compra en su envase original o porque los distribuidores subdividen este producto para venderlo en cantidades menores, envasándolos en bolsas o paquetes, no se cuenta con las citadas especificaciones. Si bien esto atenta contra un buen resultado del trabajo a realizar, perjudica la calidad y duración del yeso, es una realidad que se da con mucha frecuencia y en este caso la proporción de los elementos (agua y yeso) debe necesariamente establecerse en forma empírica, buscando lograr una consistencia de trabajo mas o menos similar a la obtenida con la proporción en peso. Pero esto provoca que la relación entre los elementos no siempre seas la misma, pudiendo quedar la mezcla con exceso de agua (muy fluida) o con exceso de yeso (muy espesa), ambas situaciones nos varían las propiedades del material, en relación con su tiempo de trabajo y fraguado, resistencia mecánica y expansión de fraguado, lo que puede afectar la fidelidad del modelo a realizar. Los siguientes son los rangos de las proporciones A/P características para los distintos tipos de yeso: -
Yeso Taller o Yeso París entre: 0.45 - 0.55 Yeso Piedra entre: 0.30 - 0.35 Densitas entre: 0.20 - 0.25
Técnica de espatulado: Una vez proporcionados el agua y el yeso, estos se deben mezclar para obtener una masa homogénea y trabajable. Esto se realiza mediante el espatulado de la mezcla. Este espatulado se debe realizar de una manera específica para evitar atrapar burbujas de aire y controlar el tiempo y
134
expansión de fraguado, tenemos a nuestra disposición dos técnicas para espatular el yeso, una técnica manual y otra técnica mecánica. En la primera se dosifica el agua y el polvo en una taza de goma y con la ayuda de una espátula procedemos a efectuar la mezcla manual de los elementos por un tiempo y forma de espatulado predeterminados. En este caso el espatulado se debe realizar en forma vigorosa, con la espátula vertical y usando el canto o borde de ella cortando la masa. No se debe usar la espátula de plano aplastando la masa, porque ello conlleva a la formación de mayores números de burbujas de aire en el interior de la masa, lo que va en desmedro de la resistencia mecánica del yeso una vez que este ha fraguado. Por otro lado, al usar la espátula de canto, cortando la masa, los núcleos de cristalización en crecimiento son rotos, lo que aumenta su número, y aun mayor número de cristalización se acorta el tiempo de fraguado, lo que favorece el pronto retiro del modelo desde la impresión donde fue vaciado el yeso. En la técnica de espatulado mecánico(figura Nº 64) dosificamos la exacta relación A/P indicada por el fabricante en un recipiente que puede ser de un material cerámico o metálico, el cual posee espátulas que al ser accionadas por un motor eléctrico permite obtener una mezcla homogénea del material, este recipiente tiene además la ventaja de ser hermético, lo que permite adicionarle una bomba de vacío para extraer el aire de la mezcla eliminando así la incorporación de burbujas de aire en la masa de yeso. Esto permite obtener modelos de con una resistencia mecánica optima.
135
Figura Nº 64 Espatulador mecánico y vasos de mezcla. Expansión de Fraguado: Como resultado de la reacción de fraguado, se forman cristales que al ir creciendo se van entrecruzando, chocando y empujando entre sí, lo que genera una expansión que varía, dependiendo del tipo de yeso empleado, entre 0.06% y 0.5%. Se debe considerar que estos valores son los que el fabricante indica como propios para el material que produce, lo que se logra en las mejores condiciones de manipulación, de allí la importancia de seguir las instrucciones de uso dadas por los fabricantes para cada material. A pesar de que la expansión se puede regular por medio de productos químicos o variando algunos factores de manipulación, no debe ser el operador quien deba intentar variar estos valores. Si a usted no le satisface el resultado que se obtiene con un material determinado, no debe intentar modificarlo, lo que se debe hacer es seleccionar uno que satisfaga sus requerimientos. Se debe tener presente que para regular el tiempo de fraguado se pueden utilizar modificadores químicos (aceleradores o retardadores) los cuales producen también cambios en los valores de expansión, por esta razón es que estos aceleradores no debieran ser utilizados, especialmente cuando se necesita de modelos en los que la fidelidad es de vital importancia. Resistencia: La resistencia de los yesos se expresa como resistencia a la compresión, y si analizamos la reacción de fraguado, se deduce que la resistencia aumenta a medida que el material endurece después del fraguado inicial. Entre los factores que pueden modificar la resistencia final de los yesos tenemos: -
Relación A/P, mientras mayor sea la cantidad de agua empleada para un mismo peso de polvo, menor será la resistencia.
136
-
Presencia de poros en el interior de la masa fraguada (mal espatulado o mal vaciado). Presencia de agua libre en el interior de la masa fraguada, la que disminuye la resistencia del material fraguado. Espatulado excesivo. Incorporación de aceleradores o retardadores químicos durante la mezcla del yeso.
En la práctica, la mejor manera de elevar la resistencia de un modelo de yeso, sin alterarlo, es a través de la eliminación del agua libre, es decir, el agua que no intervino en la reacción de fraguado y que permanece en el interior del modelo una vez fraguado el yeso, esto se logra por medio del desecamiento del modelo, lo que se puede lograr dejando los modelos expuestos al medio ambiente o por medio del uso de hornos de secado (figura Nº 65) donde se les elimina el agua residual..
Figura Nº 65 Horno de secado En la actualidad es posible emplear productos sintéticos, los que presentan mejores propiedades físicas, debido probablemente a la ausencia de contaminantes de origen natural, elementos que tienden a interactuar con el yeso haciendo que sus propiedades sean variables. Obtención de modelos y troqueles: Una vez seleccionado el tipo de yeso a usar y manipulándolo apropiadamente, se obtiene una consistencia ideal. Esta masa se vierte cuidadosamente en la impresión a reproducir, cuidando de no verter rápidamente la masa pues esto puede atrapar aire generando modelos
137
defectuosos. Es recomendable el uso de vibradores mecánicos (figura Nº 66) para lograr que la masa de yeso fluya por la impresión, reproduciendo así correctamente todos los detalles.
Figura Nº 66 Vibrador mecánico TERMINACION DE MODELOS: Una vez fraguado el yeso y retirado de la impresión, se deben eliminar los excesos de material que dificultan el correcto uso o examen de los modelos obtenidos, para esto usamos recortadoras de modelos (figura Nº 67).
Figura Nº 67 Recortadoras de modelos Estas constan básicamente de un motor eléctrico que hace girar una rueda abrasiva conectada a la red de agua y desagüe, contra la cual cargamos los modelos para recortar los excesos. Esta rueda debe ser constantemente refrigerada con agua para permitir una abrasión efectiva.
138
Almacenamiento: Los yesos deben ser almacenados en recipientes de metal o plásticos cerrados herméticamente (figura Nº 68), de manera que impidan su contaminación con la humedad del medio ambiente, dado que esta humedad es capaz de iniciar los procesos de fraguado del yeso, lo que trae como consecuencia alteraciones en las propiedades mecánicas del material. Un yeso demasiado contaminado con humedad puede fraguar demasiado rápido debido a que ya poseen núcleos fraguados que actúan como centros de cristalización. Esto hace que el material tenga muy poco tiempo de trabajo cuando se trabaja en la consistencia correcta. Por otro lado, cuando ya la contaminación es extrema el polvo de yeso, a pesar de verse con una presentación normal, ya no fragua, pues ya esta dihidratado. Esto es lo que se denomina "Yeso Muerto".
Figura Nº 68 Recipientes para almacenaje. BIBLIOGRAFÍA: -
Craig Robert. "Restorative Dental Materials". Eigth Edition.The C.B. Mosby Company. Cap. 12.
-
O'Brien Ryge. "Materiales Dentales y su selección". Editorial Panamericana. Cap. 5.
139
-
Phillips W. Ralph. "La ciencia de los materiales dentales de Skinner". 8va. Edición. Cap. 4 - 5.
-
www.whipmix.com
140
MATERIALES REFRACTARIOS DE USO EN ODONTOLOGÍA.
DR. CRISTIAN ASTORGA M. DR. ROBERTO BAEZA W. Las pérdidas de tejidos dentarios ocasionadas por caries traumatismos u otras causas, en muchas ocasiones tienen amplias extensiones por lo que las restauraciones de ellas, debido a su tamaño, se ven expuestas a grandes esfuerzos, generados por la función neuromuscular, ya sea normal o patológica; esta realidad hace necesario usar materiales que posean características mecánicas superiores en cuanto a rigidez, límite proporcional y tenacidad. Lamentablemente los materiales restauradores de obturación directa, o sea aquellos que se llevan plásticos a las preparaciones endureciendo en ellas, no poseen las mejores características en este sentido, empero si algunos materiales se manipularan fuera de la boca en procesos de laboratorio, pueden lograrse mejoras en su resistencia mecánica, es el caso de las resinas compuestas procesadas en hornos bajo calor y presión, las porcelanas sinterizadas, y los metales llevados al estado de fusión y luego enfriados; como cada cavidad es única en diseño y tamaño dependiendo de cada caso clínico en particular, no es posible disponer de obturaciones de "stock" que se puedan insertar en ellas, por lo tanto se hace necesario disponer de técnicas que permitan tener reproducciones de las cavidades de las piezas dentarias y procedimientos técnicos con los que se puedan confeccionar las obturaciones adecuadas para ellas; que se conocen como "colados metálicos".
141
El proceso de colar un metal es esencialmente llevarlo al estado líquido y después vaciarlo en un molde de forma y dimensiones predeterminadas para que solidificando en él obtenga su misma forma y dimensiones, de esta manera se confeccionan lingotes metálicos, piezas para motores, herramientas etc., y en esos casos los moldes en que se vacia el metal se pueden usar mas de una vez, esto es imposible en los procesos Odontológicos por la absoluta individualidad de cada caso, entonces uno de los problemas a solucionar en Odontología, es como hacer un molde específico para cada vez, esto se solucionó aplicando una técnica desarrollada por los antiguos egipcios para hacer estructuras metálicas en orfebrería, conocida como técnica de la cera perdida, la cual consiste en hacer primero una estructura de cera que tiene que poseer la forma y dimensiones exactas de lo que se pretende lograr en el metal, "envolverla" o revestirla con un material cerámico que resiste grandes temperaturas, conocido como material refractario, dejando algunos conductos de entrada y/o salida y luego derretir y quemar la cera, al hacer esto queda dentro del material refractario una cavidad vacía que reproduce en negativo exactamente las dimensiones y formas del patrón de cera con una o mas comunicaciones hacia el exterior a través de las cuales se introduce un metal al estado líquido el cual se deja enfriar y una vez solidificado se procede a romper el material refractario que conformaba la cámara de moldeo obteniéndose así una estructura metálica igual a la estructura de cera ("patrón de cera") previamente hecha. Los investimentos, o como algunos autores los llaman, revestimientos, son un tipo de materiales cerámicos resistentes al calor que están constituidos por un relleno de algún tipo de óxido de sílice (cuarzo, cristobalita, u otro), y por un material que forma una matriz que fraguando aglutina al relleno dando el "esqueleto" estructural del material. Para los colados que se utilizan en incrustaciones y coronas, principalmente tenemos de dos tipos. Los investimentos aglutinados con yeso(figura Nº 69), y los aglutinados con fosfato (figura Nº 71). Existe un tercer tipo, con depósito de sílice (silicatos), que se utiliza en metales para base de prótesis removible.
142
El primero de ellos (con yeso) es el que se utiliza habitualmente para restauraciones de oro. El de fosfato, se utiliza para metales de uso en combinación con cerámica o de mayor temperatura de fusión. INVESTIMENTOS AGLUTINADOS CON YESO:
Figura Nº 69 Investimento aglutinado con Yeso. Están compuestos principalmente por un hemihidrato, fino y regular del tipo del yeso piedra y por una variedad de sílice. Se utiliza el hemihidrato del yeso piedra porque da mayor resistencia, sirve de aglutinante manteniendo unidos los demás componentes y da rigidez. Normalmente el contenido varía entre 25 y 45% y de esto depende la resistencia mecánica del investimento en forma proporcional. Si se usara sólo el yeso, existen dos problemas: el primero es que el yeso se transforma en hemidrato a los 110ºC por lo que perdería resistencia mecánica adecuada, además su comportamiento dimensional es variable y no permite contrarrestar efectivamente la contracción del metal, es así que, al ser sometido a temperaturas sobre los 400°C experimenta una contracción, y a los 700°C una ligera expansión, pero si se excede esta temperatura se contrae notoriamente y se descomponen sus elementos, por lo tanto no deben estos investimentos calentarse temperaturas superiores de los 700ºC.
143
Para contrarrestar estas variaciones dimensionales inadecuadas, se les agrega sílice que en algunas de sus formas se expande por efecto de la temperatura. Las variedades de sílice se denominan formas "alotrópicas", ya que experimentan cambios en su estructura cristalina ("crecen"), de acuerdo a la temperatura que alcancen. Estas formas alternativas son cuatro: cuarzo, cristobalita, tridimita y cuarzo fundido. En Odontología nos interesan fundamentalmente las dos primeras. El cuarzo, cambia su estructura cristalina alfa, a la forma beta a los 575°C, experimentando una expansión. De igual modo, lo hace la cristobalita entre 200 y 270° C, de esta manera contrarrestan la contracción del yeso del revestimento. Así entonces se puede hablar de revestimentos de cuarzo y revestimentos de cristobalita. Además de estos componentes, se les agregan modificadores como colorantes y agentes reductores, para brindar una atmósfera no oxidante al colar oro, tales reductores pueden ser carbón o cobre en polvo. Otros modificadores son el ácido bórico y el cloruro de sodio que ayudan a regular la expansión del investimento. Tiempo de fraguado: Según la Especificación N° 2 de la A.D.A. éste no debe ser inferior a 5 minutos, ni superior a 25 minutos. La media es entre 9 y 10 minutos, pero esto está definido para una prueba de laboratorio, en la realidad es necesario esperar el fraguado final del aglutinante, el cual como es yeso obliga esperar por lo menos 1 hora antes de seguir con el proceso. Hemos hablado que los investimentos sufren expansión y esta puede ser de tres tipos: 1) 2) 3)
Expansión de fraguado. Expansión higroscópica. Expansión térmica.
1)
Expansión de fraguado:
144
Es la que se produce normalmente al endurecer (fraguar) el yeso y se ve aumentada con la presencia de sílice. Esta expansión es la típica de los yesos, y se ve influida por la proporción de yeso en la masa; va también acompañada de exotermia que podría, según algunos autores, a su vez expandir la cera del patrón, pero hay que considerar que la exotermia se produce durante el fraguado inicial, instante en que la masa ya posee una cierta rigidez, lo que podría limitar la posibilidad de expansión de la cera. De todas formas la expansión de fraguado no debe ser mayor que un 0,5%. 2)
Expansión higroscópica de fraguado:
Es aquella expansión que se produce en el investimento cuando este fragua en contacto con agua. Puede llegar hasta un 5% lineal. En la actualidad en nuestro país no se recurre a esta técnica, ya que son muchos los factores que lo afectan y de difícil control por el operador. 3)
Expansión Térmica :
De los mecanismos de expansión es el mas importante para nosotros, y es aquella que se produce al calentar un investimento(figura Nº 70), y está a cargo del cambio alotrópico de la modalidad de sílice que tenga dicho material. Si es cuarzo se produce menos expansión y ocurre a mayor temperatura. Lo contrario sucede con la cristobalita. Según la Especificación N° 2 de la A.D.A., el porcentaje de expansión para los investimentos debe ser mayor que 0,1% y menor o igual a 2%. ¿Qué factores modifican estos porcentajes?. Efecto de la proporción A/P: la expansión se asocia directamente con la cantidad de sólidos presentes, por lo tanto como estos investimentos se mezclan solo con agua, mientras mas polvo haya presente mayor será la expansión. Efecto de modificadores químicos: la sílice (cuarzo) tiende a debilitarse al ser calentada cuando se encuentra en alto porcentaje, no
145
produciéndose la expansión requerida. Por estas razones, es que se agregan cloruros de sodio, potasio y litio que evitan contracción del yeso y ayudan a la expansión del investimento. Por otro lado el ácido bórico produce similares efectos y endurece el revestimento, pero puede dejar superficie rugosa al colado.
Figura Nº 70 Investimento en horno para lograr expansión térmica Resistencia: Según la Especificación N° 2 de la A.D.A. la resistencia, a la compresión de los revestimientos no debe ser inferior a 2,5 Megapascales, 2 horas después de fraguado. Se ve modificada por la relación A/P de igual medida que los yesos y la presencia de cloruro de sodio reduce su resistencia. En términos generales, un revestimiento debe resistir la fuerza del metal al entrar en la cámara de moldeo. Porosidad: Es una propiedad que deben tener estos revestimentos para poder permitir el escape de gases de la cámara de moldeo, debido a la entrada del metal. A mayor cantidad de yeso, menos porosidad. El tamaño de la partícula también influye en este aspecto, siendo lo más importante la uniformidad del tamaño de ellas. Consideraciones Técnicas: el revestimiento se debe tratar en forma similar al yeso, en la que el almacenamiento se refiere, es decir, se protege de la humedad y se guarda en envases herméticos, también debe
146
su contenido ser agitado antes de dosificarse con el fin de homogenizarlo. REVESTIMIENTOS AGLUTINADOS CON FOSFATO
Figura Nº 71 Investimento aglutinado con Fosfato. Composición : Al igual que los revestimientos, en base a yeso, éstos constan de rellenos refractarios y un aglutinante. El relleno llega hasta 80% y puede ser alguna de las formas de sílice, ya sea cuarzo o cristobalita, su propósito es proporcionar resistencia y expansión. El aglutinante está compuesto por óxido de magnesio (básico) y un fosfato de naturaleza ácida. Primero fue ácido fosfórico y luego sustituido por fosfato monoamoniaco. Estos compuestos forman el polvo, el cual debe ser mezclado con un líquido que es una suspensión acuosa de sílice coloidal, en algunos casos al polvo se le agrega carbono para obtener colados más limpios, aunque no puede ser usado en colados que contengan paladio. Fraguado y expansión térmica : Como dijimos en los párrafos anteriores, el polvo puede ser mezclado con una suspensión coloidal de sílice o bien con agua o una mezcla de ambos. De acuerdo al líquido que utilicemos para el polvo, es que
147
lograremos distintos tipos de expansión, en la medida, que lo requiera el caso, así podremos controlar desde una contracción hasta una expansión considerable. Así por ejemplo cuando se utiliza el líquido que entrega el fabricante al 100% de su concentración se logra la máxima expansión térmica y de fraguado. Otra forma de regular la expansión, en este caso disminuyéndola, es aumentando la proporción líquido/polvo, que puede dar resultados similares a los descritos anteriormente. Pero también puede ocurrir contracción pero ésta es compensada y se debe (la contracción) a la descomposición del aglutinante que se acompaña de la percepción de olor a amoníaco (NH3) al descomponerse el fosfato de amonio y magnesio. Tiempo de trabajo útil y fraguado: El factor más importante en este tipo de revestimientos es la temperatura. Toda vez que la temperatura se eleva, se acorta el tiempo de trabajo y fraguado. Igual cosa ocurre cuando aumentamos el tiempo de mezcla y ésta la hacemos en forma mecánica y al vacío. Lo ideal es hacer la mezcla lo más enérgica posible y en el mayor tiempo posible, dejando apenas tiempo para el investido. Todos estos procedimientos logran un colado más exacto y mejor tersura. La otra variable es la relación líquido/polvo y ocurre lo mismo que en los revestimientos de yeso. Esto a su vez también permite una mejor textura superficial de colados. BIBLIOGRAFIA 1.
Craig, Robert G. "Materiales Dentales Restauradores". 7a. Edición. Ed. Mundi S.A.I.C. y F., Buenos Aires, año 1988.
2.
Phillips. R.W. "La ciencia de los materiales Dentales de
148
Skinner". 2° Edición, 1986, Ed.Interamericana, México 1987. 3.
Revised American National Standards Institute/ American Dental Association specification N° 2 for Casting investiment for dental gold alloy 1964. 4.
International Organization For Standarization, Norma Internationale ISO 7490 :1990 Dental gypsum - bonded casting investiments for gold alloys.
149
GENERALIDADES SOBRE CEMENTOS ODONTOLÓGICOS.
DR. MANUEL EHRMANTRAUT N. DR. MARCELO BADER M. DR .ROBERTO BAEZA W. DR. CRISTIAN ASTORGA M. Los cementos dentales son materiales cerámicos fraguables (hay algunas excepciones descritas mas adelante) que forman una masa plástica que endurece y que tienen uso en una amplia gama de procesos Odontológicos. Casi todos son polvos obtenidos a partir de mezclas de materiales cerámicos naturales sinterizados en bloques, los cuales se muelen mecánicamente; también a estos polvos cerámicos, en algunos casos, se les agregan otros materiales, como compuestos orgánicos desecados mediante liofilización (ej. algunos cementos de policarboxilato y vidrio ionómero); tales polvos se hacen reaccionar con ácidos (orgánicos o inorgánicos) o agua para que fragüen formando una estructura sólida. INDICACIONES DE USO DE LOS CEMENTOS: Los cementos tienen un amplio uso como materiales para: A) Base de restauraciones: también denominada base cavitaria(figura Nº 72), es decir materiales que se colocan entre la pulpodentina y la obturación para disminuir las posibilidades de injuria o estimular alguna función del órgano noble.
150
Figura Nº 72 Base Cavitaria. B) Cementación: o sea para que actúen en una consistencia que permita su flujo como medio de unión (figura Nº 73), generalmente mecánico, entre las estructuras bucales y elementos artificiales, como por ej.: Incrustaciones(figura Nº 74), Puentes, Bracquets de Ortodoncia, etc.. A este respecto se puede mencionar que existen materiales de fijación no cerámicos, sino a base de resinas que polimerizan, que se les llama erróneamente cementos de resina.
Figura Nº 73 Consistencia de Cementación.
151
Figura Nº 74 Esquema de cementación inlay - pieza dentaria.
La cementación puede ser de 2 tipos: - Cementación temporal o provisoria: es aquella que se utiliza para sostener en boca estructuras por un tiempo definido, por ejemplo: de una sesión a otra. - Cementación definitiva o permanente: es aquella cementación con la que se pretende que la estructura cementada permanezca el mayor tiempo posible en boca. C) Restauración: en que el mismo cemento constituye el material de obturación que queda expuesto al medio bucal; para esta función también hay 2 tipos: - Restauración temporal o provisoria, la que se deja para recubrir cavidades en un tiempo relativamente breve, al igual que en el caso de la cementación, de una sesión a otra, o un tiempo bien definido y corto. - Restauración permanente: la que se deja con la finalidad de que el material dure el mayor tiempo posible en boca; es de notar que prácticamente no hay ningún material permanente propiamente tal ya
152
que lo habitual es tener que reemplazarlos por diversos motivos al cabo de un tiempo (4, 10 años ,etc.).
D) Apósitos quirúrgicos: en los que el cemento combinado con algún producto medicamentoso específico se aplica sobre heridas quirúrgicas para protegerlas de injurias durante el proceso de regeneración o cicatrización de tejidos (figura Nº 75).
Figura Nº 75 Apósito Quirúrgico CARACTERISTICAS QUIMICAS Y ESTRUCTURALES DE LOS CEMENTOS: ¿Qué son los cementos? De acuerdo a su origen genérico, corresponderían al grupo de los Materiales Cerámicos, y según su comportamiento físico-químico son el resultado de la mezcla de un polvo constituido por óxidos o hidróxidos, con un líquido formado por un ácido. Al mezclar ambas partes, el ácido ataca superficialmente las partículas del polvo y las comienza a disolver formando una SAL, la cual entra en solución con el ácido, hasta llegar un momento en que la cantidad de sal formada va a sobresaturar la solución y entonces precipita provocando el endurecimiento del material. Se trata entonces de una reacción ácido base, la cual caracteriza a todos los cementos. Si analizamos el material endurecido o FRAGUADO, veremos que está constituido por partículas de polvo sin reaccionar, rodeadas por una matriz constituida por la sal.
153
Todo este proceso demora un tiempo en llevarse a cabo lo que constituye el tiempo de endurecimiento del material, el cual nos va a permitir su mezcla y preparación adecuada, así como también su inserción en la preparación cavitaria; por otro lado si pensamos que el cemento fragua formando una sal y que toda sal en presencia de agua tenderá a disolverse, entonces también los cementos presentarán en el medio bucal esta característica: la SOLUBILIDAD. Sin embargo, no todos los cementos tienen el mismo grado de solubilidad, ya que ésta va a estar en relación con el tipo de sal que se haya formado. En este sentido, debemos recordar que en la formación de la sal va a participar un catión (del polvo) y un anión (del ácido). La resistencia a la solubilidad, debido al ataque del agua o de algunos ácidos débiles presentes en boca, dependerá de la estabilidad o equilibrio que se logra entre los elementos que reaccionarán para formar la sal y en esto juega un papel muy importante la diferencia de Electronegatividad que se establezca entre cationes y aniones reaccionantes, según su disposición en la Tabla periódica de los elementos. Mientras mayor sea esta diferencia, mayor será el grado de solubilidad del cemento formado. En nuestra Profesión, los cementos más utilizados provienen de la formación de Sales de Calcio, Zinc y Aluminio. Siendo este último el catión más electronegativo, de acuerdo a su disposición en la tabla periódica de los elementos, tendrá una menor diferencia con el anión y por lo tanto las sales formadas serán más estables desde el punto de vista de su solubilidad. Por otro lado, el calcio es el elemento más electropositivo y por lo tanto tendrá una mayor diferencia con el anión y por lo mismo, una mayor solubilidad. Las sales formadas con zinc, quedarían en una situación intermedia entre las dos anteriores. De acuerdo a la solubilidad que presentan estos materiales, podremos determinar sus indicaciones o usos en Odontología. Aquellos que presenten un alto grado de solubilidad no podrán quedar expuestos en el medio bucal y se utilizarán en combinación con otro material más resistente que se coloca sobre ellos. Los que tengan solubilidad intermedia, se usarán como materiales provisorios para obturación de cavidades, como material cementante ya sea provisorio o definitivo y como material de protección
154
pulpodentinaria. Los menos solubles, se pueden usar como material de cementación definitiva, protección pulpodentinaria y como material de RESTAURACION semipermanente. Hasta el momento hemos analizado a los cementos desde el punto de vista de la sal formada, sin embargo, ellos también pueden ser estudiados tomando en cuenta el tipo de ácido que intervendrá en la reacción. Es así como en Odontología tenemos: 1.
Ácidos de origen inorgánico y por lo mismo, presentan un solo anión reactivo en su estructura molecular; son los llamados ácidos MONOANIONICOS.
2.
Ácidos de origen orgánico, que están constituidos por una larga cadena polimérica, la cual presenta en su estructura un sinnúmero de grupos aniónicos carboxílicos que intervendrán en la reacción y se denominan ácidos POLIANIONICOS.
En el primer caso, los monoaniónicos sólo pueden reaccionar con un solo elemento a la vez, y por ello no presentan interacción química con las estructuras dentarias, ya que el anión está ocupado en la reacción con los cationes del polvo. En cambio, en los cementos formados por ácidos polianiónicos, estos pueden interactuar (reaccionar) simultáneamente con los cationes del polvo del cemento y con los cationes de las estructuras dentarias, gracias al gran número de grupos carboxílicos que presentan en su cadena polimérica. Es por este motivo que los cementos de este grupo, presentan algún grado de unión química a las estructuras dentarias, ya que una misma molécula o cadena del ácido, puede estar formando complejos con el diente y con el cemento a la vez. Es el mismo líquido (ácido) el que hace de agente de unión química, sin la necesidad de tener otro agente intermedio (adhesivo). Así definimos dos maneras de estudiar o clasificar en forma general los cementos: desde el punto de vista de su solubilidad y considerando el tipo de ácido que interviene en la reacción.
155
Por otro lado, cabe desatacar que la solubilidad de un cemento no solo estará determinada por el tipo de sal que se forma, sino también va a influir de manera determinante, la cantidad de sal formada: a mayor cantidad de sal, mayor solubilidad. De allí que el dominio adecuado del manejo de estos materiales es indispensable para obtener buenos resultados, ya que al no realizar una buena proporción de los elementos y una mezcla eficiente de ellos, además de aumentar la solubilidad, se irá en desmedro de las PROPIEDADES MECANICAS del material. La microestructura habitual en los cementos una vez fraguados es la de una serie de partículas del polvo rodeadas e incluidas en una matriz formada por la sal generada al reaccionar la base (el polvo) con el ácido (líquido); en algunos casos como en el cemento de vidrio ionómero hay una ligera variación en la que las partículas presentan entre ellas y la matriz (sal) una capa de un gel hidrosalino que las rodea. Obviamente las partículas atrapadas en la masa fraguada son mas pequeñas que las originales, ya que la sal se formó a expensas de una eliminación superficial de moléculas cerámicas, capaces de reaccionar con el ácido, que inicialmente las rodea. Es de la mayor importancia destacar que la solubilidad de las partículas del polvo es muy inferior a la de la sal formada; además la resistencia mecánica también presenta diferencias ya que las partículas del polvo son mucho mas resistentes que la sal formada. Por lo tanto, si se necesita que exista la mayor resistencia mecánica y la menor solubilidad posible, que es lo habitual en Odontología, el ideal es que la cantidad de sal que se forme sea la mínima indispensable para mantener unidas a las partículas de polvo, o dicho de otra forma, que se use la menor cantidad posible de líquido para obtener la masa, por lo que es necesario seguir las instrucciones del fabricante en cuanto a dosificación, forma y tiempo de espatulado, etc. MANIPULACION DE LOS CEMENTOS: La manipulación de los cementos sigue una serie de pautas comunes, en que fundamentalmente se mezclan el polvo y el líquido en un block de papel no absorbente o en una loseta de vidrio con la ayuda de espátulas de acero o plástico.
156
En estos procesos se deben considerar algunas variables: a)
Los elementos de mezcla deben estar secos, ya que cualquier contaminación con agua aumenta la proporción de esta en la masa con lo que la reactividad de los ácidos aumenta pudiendo acelerarse la reacción impidiendo agregar la cantidad adecuada de polvo al líquido, no lográndose una proporción ideal entre polvo residual y la matriz de sal formada. Por otra parte, el exceso de agua en los cementos que forman geles hidrosalinos, aumenta la formación de estos a expensas de una disminución proporcional de las partículas y de la sal formada.
b)
El espatulado en todos los casos se realiza de la misma forma: se dosifica el polvo y líquido de acuerdo a lo estipulado por el fabricante, se incorpora el polvo al líquido, generalmente en dos porciones (primero una mitad y luego la otra mitad), realizando la mezcla en un área pequeña y un tiempo también determinado por el fabricante. La excepción la constituye el cemento de Fosfato de Zinc cuya reacción de fraguado es muy exotérmica por lo cual hay que buscar formas de disipar el calor generado, y una de ellas es espatulando en un área amplia de la loseta de mezcla.
c)
La masa endurecida no está totalmente fraguada hasta que transcurren mas o menos 24 horas, por lo tanto antes de ese tiempo cualquier superficie de cemento expuesta al medio bucal estará más susceptible a solubilizarse y debe ser protegida con una capa de material impermeable, como por ejemplo un barniz.
CAMBIOS DIMENSIONALES DE LOS CEMENTOS: Los cementos poseen fundamentalmente dos tipos de cambios dimensionales: aquellos que se experimentan cuando el material está fraguado (expansión térmica, abrasión y solubilidad, etc.), y los que se generan durante el proceso de endurecimiento del material. Los cambios que se producen al endurecer el material son básicamente una contracción inicial de la masa al mezclarse y solubilizarse parcialmente las partículas del polvo en el líquido, y una expansión que ocurre al
157
chocar entre sí los cristales de la sal en crecimiento; sin embargo esta expansión no contrarresta totalmente la contracción con lo que la resultante final es una contracción leve de la masa al fraguar. PROPIEDADES DE LOS CEMENTOS: En general los cementos poseen las características de los materiales cerámicos, pero estas varían entre un tipo y otro, por ej.: -
-
-
-
La resistencia compresiva: puede variar de 8 Mpa en un cemento de eugenato de Zinc para cementación temporal a 161 Mpa para un c. de Fosfato de Zinc para base cavitaria (O'Brien). La resistencia traccional: como son materiales frágiles, es muy inferior a la compresiva y los valores descienden a 0,4 MPa para un cemento de eugenato de Zinc para obturación provisoria y 8,3 MPa para un cemento de Fosfato de Zinc similar al anterior (O'Brien). El Módulo de Young varía entre 177 MPa para un cemento de eugenato de Zinc para obturación provisoria y 22.400 MPa para un cemento de fosfato de Zinc para base cavitaria (O'Brien). Su solubilidad en agua destilada a las 24 horas puede variar entre 0,05 % a 1 % dependiendo del cemento (O'Brien).
NOTA: todos estos valores sirven como referencia y no son absolutos ya que dependen del autor, de la forma en que se realizó cada test y de la marca comercial. -
El aspecto óptico varía también existiendo algunos más opacos, como todos aquellos que poseen polvos a base de óxidos o hidróxidos de Zinc o calcio, y otros más translúcidos, como los que poseen polvos a base de vidrios de flúor alumino silicatos.
-
En general todos son malos conductores térmicos y eléctricos, pero esta acción va a depender del espesor en que sean utilizados.
158
-
Los que poseen sales formadas con ácidos monoaniónicos se unen mecánicamente al diente, en cambio los que poseen ácidos polianiónicos, además de la unión mecánica tienen la posibilidad de unirse químicamente a las estructuras dentarias, no estando claro si la unión que se produce es de tipo primaria o secundaria, pero en todo caso los valores de adhesión obtenidos no son muy altos.
BIBLIOGRAFIA 1. 2.
3. 4.
Bader, Marcelo "Unidad de Cementos Dentales". Apuntes de Materiales Dentales, año 1993. Craig, Robert G. "Materiales Dentales Restauradores". 7ª Edición. Editorial Mundi S.A.I.C. y F., Buenos Aires, año 1988, cap. 8. pág. 174-186. O'Brien W, Ryge G. / Materiales Dentales y su Selección 1ª Edición. Editorial Médica Panamericana S.A. 1980 Phillips, Ralph W. "Science of dental Materials", 9ª Edición. Editorial W.B. Saunders Company, USA, año 1991, Cap. 25, Pág. 479-488.
159
SISTEMAS DE PROTECCIÓN PULPODENTINARIA Y CEMENTOS DE BAJA RESISTENCIA.
DR. MANUEL EHRMANTRAUT N. DR. MARCELO BADER M. DR. CRISTIAN ASTORGA M. En los capítulos anteriores, se han estudiado los Materiales de uso Odontológico analizando sus propiedades generales, su estructura, su naturaleza, etc. Es así como se desarrollaron los diversos temas tratados en dichas unidades, desde la perspectiva de sus Propiedades Biológicas y Mecánicas, de la forma como ellos pueden interactuar en nuestro Ecosistema Odontológico y de qué manera pueden ser controlados en cuanto al cumplimiento de determinados requisitos que ellos debieran cumplir para poder ser utilizados con éxito en nuestra práctica diaria. Todo esto tiene una aplicación directa en la forma de uso o el destino que van a tener los distintos tipos de materiales dentro de nuestra Profesión. Es así que, conociendo las características específicas de ellos, podemos saber en qué medida soportarán eficientemente los requisitos a que serán sometidos, y qué cuidados deberemos tener con ellos al manipularlos para evitar daños, ya sea desde el punto de vista ambiental y de salud ocupacional, como también respecto a los tejidos con los cuales van a interactuar en boca.
160
Tomando en consideración este último punto, vamos a tener presente que, dentro de nuestra gestión Profesional, además del enfoque preventivo que siempre deberemos tomar en consideración al iniciar el estudio de un paciente y la Planificación de su tratamiento, es la terapia a seguir para la eliminación de la caries y posterior rehabilitación del enfermo, la que mayor tiempo insume al Odontólogo de Práctica General. En este sentido, la eliminación de los tejidos dañados por caries, o aquellos que deben ser removidos en la preparación de las piezas dentarias para ser utilizadas como soporte de dispositivos protésicos, debe ser realizada con instrumentos de corte, ya sea manuales o rotatorios, y como vimos en el capítulo de Corte y abrasión, esto puede constituir una noxa o acción irritante de los tejidos sobre los cuales se ejerce. Por otro lado, la inserción sobre los tejidos biológicos, de diversos tipos de materiales a usar en la rehabilitación del Paciente, necesariamente va a provocar una interacción entre ellos y por lo mismo, una respuesta de los tejidos vivos (pulpodentina, mucosas, periodonto, etc.). Esto significa que debemos tener presente que estaremos trabajando sobre tejidos biológicamente activos y por lo tanto deberemos actuar de una manera tal, que nos permita la preservación de su actividad fisiológica normal, evitando daños de magnitud que puedan provocar cuadros o respuestas negativas, muchas veces irreversibles. Dentro de este contexto general, se debe considerar que una parte importante de nuestra acción terapéutica será ejercida sobre las estructuras de la Pieza Dentaria, ya sea a través de un trabajo mecánico o de la inserción de determinados materiales sobre ella. Como lo señalábamos anteriormente, todo esto puede generar una respuesta biológica de los tejidos del diente, la cual va a estar en relación con la magnitud y el tipo de estímulo recibido y con la capacidad de reacción que ellos tengan, es decir, en que medida el cuadro patológico que hemos empezado a tratar, ha logrado afectar el normal funcionamiento de las estructuras biológicamente activas.
161
Si analizamos la pieza dentaria, ésta está formada por distintos tipos de tejidos cuya composición varía según su ubicación y la función que deberán cumplir. Recordando algunos conceptos, estos tejidos son el esmalte y el cemento, que cubren extremadamente la corona y la raíz respectivamente y bajo ellos la Dentina, que constituye el cuerpo central del Diente, y la pulpa que es su órgano vital. Mientras el Esmalte es una estructura inorgánica altamente mineralizada, que va a interactuar con el medio Bucal, a permitir las relaciones interoclusales y soportar el stress masticatorio, el cemento es una estructura muy distinta, con algún grado de presencia celular y que va a estar más bien en relación con las funciones de sostén de la pieza dentaria. Por otra parte, la Dentina en cambio es un tejido que podríamos decir posee características muy particulares en relación a los otros. Si bien posee un grado de calcificación importante, este es muy inferior al del esmalte y posee un alto porcentaje de constituyentes de origen orgánico. Además, por su contorno interior recubre completamente a la PULPA DENTARIA, a través de la cual se manifiesta la vitalidad de la pieza dentaria. En la pared interna de la DENTINA y en íntimo contacto con ella se encuentran ubicadas las células Dentinogénicas u Odontoblastos, los cuales emiten prolongaciones a través de todo el espesor dentinario, hasta el límite con el esmalte. Dado entonces que cualquier lesión de la dentina, necesariamente afectaría a los odontoblastos, o bien, a través de los canalículos dentinarios por los cuales van sus prolongaciones, al tejido pulpar, se consideran ambos tejidos (pulpa y dentina) como un solo TODO y se le denomina Complejo Pulpodentinario. Este complejo constituye la estructura vital de la pieza dentaria, encargada tanto de la transmisión de todos los estímulos hacia los centros superiores, como también de la defensa del diente ante las noxas que lo afectan.
162
Estas noxas pueden provenir de distinto origen y las respuesta dentino pulpar dependerá de su capacidad de reacción, del tipo de estímulo recibido, de su intensidad y de la frecuencia con que se repite. Así por ejemplo, ante un estimulo térmico de intensidad moderada y de corta duración, la respuesta se dará a nivel pulpar como un ligero dolor sin provocar daños irreversibles. Por el contrario, si el estímulo es de mayor intensidad o mayor tiempo de acción, como por ejemplo el que podría producir un fresado cavitario sin refrigeración adecuada, se puede originar una inflamación severa e incluso una necrosis pulpar. Lo mismo podría suceder con estímulos de Presión y de Agentes Químicos, sin embargo, los de mayor importancia los constituyen las agresiones de tipo Biológico, producidas por las Bacterias provenientes de la Caries Dental. La Caries va a producir la disolución del Esmalte, para luego seguir con la Dentina hasta provocar un daño irreparable a la Pulpa. Dado que los Conductillos o Túbulos Dentinarios son de mayor diámetro en la medida que se aproximan a la Pulpa, al avanzar la caries por la dentina, encuentran cada vez mayor permeabilidad, lo que facilita la invasión del tejido noble. Según la teoría propuesta por Bränntröm, a través de los Túbulos Dentinarios circula un líquido que en gran porcentaje es agua. Este líquido se encuentra a la misma presión existente a nivel sanguíneo, y por ello, en caso de sección del tubulillo o exposición al medio, este líquido tiende a fluir hacia el exterior con mayor o menor volumen según la magnitud del estímulo (Químico, Osmótico, Físico, etc.), pudiendo esto provocar la tracción de la fibrilla odontoblástica y las terminaciones nerviosas intratubulares ocasionando dolor. Incluso puede ocurrir que el cuerpo del Odontoblasto sea aspirado hacia el interior del conductillo. Todo esto podría ser provocado durante el proceso de preparación biomecánica de una pieza Dentaria ya sea para eliminar el proceso carioso o para recibir algún tipo de restauración. En cualquiera de los dos casos, la pieza dentaria recibe una injuria importante que provocará, como ya lo señalamos, una respuesta
163
Pulpodentinaria, a través de la cual la Dentina podría reaccionar mediante una hipermineralización y obliteración de sus conductos (esta respuesta puede darse frente a cualquier noxa) mientras que la Pulpa puede presentar distintos grados de respuesta según la magnitud del daño recibido, los cuales podrían ir desde: -
Formar dentina reparativa (se calcifica). Inflamarse. Fibrosarse. Necrosarse.
Pero el daño no solo puede provenir de la Infección producida por la caries y de los procesos operatorios para eliminarla, sino también de la acción directa o indirecta que sobre la pulpodentina puedan ejercer los Materiales Restauradores a utilizar. De allí entonces que sea necesario ayudar a la Pulpodentina a enfrentar estas agresiones a su vitalidad, permitiéndole generar los procesos de reparación adecuados para permitir su actividad fisiológica normal, e impedir que se generen nuevas noxas que atenten contra su integridad, una vez limitado el daño. Dentro de las maniobras clínicas necesarias para lograr este objetivo, se encuentra el uso de los Materiales de Protección Pulpodentinaria, cuyo objetivo puede consistir en : a)
Impedir que se produzcan daños en la Pulpodentina provocados por el uso de los Materiales Restauradores, dado que estos pueden tener una acción nociva directa (por su composición) o indirecta (por su comportamiento físico).
b)
Proveer un ambiente adecuado para permitir los procesos de reparación o recuperación de la Salud Pulpar.
c)
Estimular la actividad Odontoblástica con el fin de aponer mayor cantidad de Dentina frente a la zona dañada.
164
d)
Impedir daños posteriores producto de la microfiltración marginal (la que ocurriría en la interfase existente entre diente y restauración).
Estos Protectores Pulpodentinarios pueden ser divididos en dos grandes grupos: -
Protectores de alta resistencia mecánica. Protectores de baja resistencia mecánica.
Los primeros están constituidos por distintos tipos de cementos, los que serán estudiados en los próximos capítulos. Dentro de los materiales de Baja Resistencia encontramos los siguientes: -
Barnices Cavitarios.
-
Liners.
-
Cementos de Hidróxido de calcio (salicilatos de calcio).
-
Cementos de Oxido de zinc-eugenol o eugenatos.
1. - BARNICES.
Figura Nº 76 Barniz.
165
Son elementos que se aplican sobre todas las superficies de una preparación cavitaria (figura Nº 76), con el objeto de "impermeabilizar" la dentina frente al paso de distintas sustancias provenientes de los materiales restauradores o del medio bucal. Químicamente están constituidos por una goma natural, una resina natural o una resina sintética, disueltas en un solvente de tipo orgánico tal como el Eter, el Cloroformo o la Acetona. Su forma de actuar es sellando la pulpodentina de una cavidad operatoria, al depositar sobre ella la resina luego de evaporarse el solvente. Para ello, el Barniz se debe aplicar sobre la cavidad con un pincel o una torunda de algodón, debiendo colocarse varias capas consecutivas, ya sea directamente sobre la pulpodentina o sobre algún otro material de protección cavitaria. Se presenta en forma de un líquido de poca viscosidad, generalmente de color amarillo o amarillo claro, muy volátil; además puede acompañarse de un segundo frasco que contiene el solvente, cuya función es devolver la viscosidad al barniz cuando éste, por evaporación, se ha ido espesando. Propiedades de los Barnices: - Por su forma de manipulación y características físicas, no se puede obtener una capa de material que, cumpliendo con los requisitos clínicos, pueda constituir una Barrera Térmica y Eléctrica eficiente, además que su superficie queda resquebrajada, permitiendo el paso de fluidos a través de su estructura. - Al aplicarse sobre la dentina, forma una capa que sella los túbulos Dentinarios que actúa como una membrana semipermeable, impidiendo el paso de algunas sustancias nocivas o bien de algunos iones (por ej. Plata) impidiendo así un daño o tinción de la pieza dentaria (figura Nº 77).
166
Figura Nº 77 Tinción por corrosión de amalgama Al mismo tiempo, al sellar los túbulos impide o dificulta la salida de líquidos desde ellos, disminuyendo así la sensibilidad post operatoria. - Por su composición química, poseen baja solubilidad en agua destilada. Por la misma razón, pueden influir sobre la polimerización de las Resinas compuestas o al mismo tiempo, ser disueltos por ellas, motivo por el cual se contraindica su uso en estos casos. INDICACIONES: el uso de los barnices se indica en las siguientes situaciones: - Como material de sellado de la pulpodentina antes de colocar una obturación de amalgama. - Como material de protección, previo a la colocación de otro elemento, potencialmente irritante de la Pulpodentina. - Como material de protección de restauraciones recién terminadas, para evitar el contacto con humedad o sellar la interfase diente-restauración. CONTRAINDICACIONES: No se utilizan los Barnices en los siguientes casos:
167
- Antes de una resina compuesta. - Antes de un Cemento de Hidróxido de Calcio. - Antes de un material que libere flúor. - Cuando se realizaran procedimientos de restauración que requieran sistemas de adhesión a la Pieza Dentaria. 2.- CEMENTOS DE HIDOXIDO DE CALCIO . Estos Cementos, también llamados Salicilato de Calcio, son materiales que se caracterizan por un elevado pH, y cuya función consiste en provocar un "daño" reversible sobre la pulpa dentaria, estimulando a su cicatrización a través de una calcificación de la zona (aposición de dentina reparativa). Además, provee un ambiente libre de gérmenes (por su basicidad) lo que permite a la pulpa generar sus procesos de reparación antes señalados. También constituye una fuente de entrega de calcio inmediata y puede antagonizar la acidez de otros materiales. Se pueden presentar en dos formas: Un polvo de Hidróxido de calcio puro, que para ser usado se mezcla con agua destilada formando una pasta cremosa. Por las dificultades que implica su manejo y por el tiempo que permanece a un pH muy alto, no se utiliza en esta forma en gran escala en la actualidad. Cemento fraguable: este se presenta comercialmente en forma de dos pastas (figura Nº 78), las cuales al ser mezcladas entre sí, van a producir el fraguado o endurecimiento del material a través de la formación de una sal de salicilato de calcio. Esta es la forma más usada de este material en la actualidad.
168
Figura Nº 78 Cemento Hidróxido de Calcio Fraguable Composición Química: como se señaló, este material se presenta en forma de dos pastas, (una Base y un catalizador) cuya composición es la siguiente: PASTA BASE
PASTA CATALIZADORA
TUNGSTATO DE Ca
HIDROXIDO DE Ca
FOSFATO DE Ca TRIBASICO
OXIDO DE ZINC
OXIDO DE ZINC EN SALICILATO DE GLICOL
ESTEARATO DE ZINC EN ETILENO TOLUENO SULFONAMIDA
PROPIEDADES: -
-
Poseen baja resistencia mecánica, motivo por el cual no pueden emplearse como único material de protección en zonas que van a estar sometidas al choque masticatorio, en cuyo caso deben ir bajo un cemento de alta resistencia. Son muy solubles en medio acuoso, de allí que no pueden quedar expuestos a la acción de la saliva en la boca. pH muy alto, 12-12,5, por esta razón poseen un marcado efecto bactericida. Pueden provocar una respuesta pulpar que permite una remineralización de las zonas afectadas por la lesión cariosa.
169
-
Es compatible con todos los materiales de Restauración y de base de protección cavitaria. No actúan como buenos aislantes térmicos ni eléctricos.
INDICACIONES: Su uso se restringe a aquellas preparaciones cavitarias muy profundas, en que se requiere su acción estimulante para la aposición de Dentina reparativa, en los llamados procesos de Recubrimientos Pulpares Directos o indirectos. No pueden ser usados como único material de protección, por su extrema solubilidad y por su baja resistencia mecánica, por ello deben ir acompañados de un cemento de alta resistencia. 3.- LINERS. Estos materiales pretenden obtener los beneficios del Hidróxido de calcio y del Flúor, utilizándolos en forma de recubrimientos cavitarios tan finos como los Barnices. Son suspensiones de Hidróxido de Ca y/o Flúor en un líquido orgánico como metil etil cetona o alcohol etílico, o en una solución acuosa de metilcelulosa, la cual actúa como espesante. También pueden contener perlas de polímeros y sulfato de Bario. Su forma de acción es similar al barniz, al evaporarse el solvente, el recubrimiento forma una película delgada sobre la superficie dentaria. También, al igual que los Barnices, no poseen resistencia mecánica ni proveen aislación significativa. Dada la solubilidad del hidróxido de calcio no deben ser aplicados en los márgenes superficiales de las preparaciones cavitarias. La presencia de fluoruros en su composición apunta a reducir la posibilidad de caries secundarias alrededor de las restauraciones, aunque esto aún no se confirma fehacientemente.
170
Sin embargo los estudios recientes muestran ausencia de Bacterias en la interfase diente restauración al usar este tipo de Liners. Ultimamente se han desarrollado este tipo de suspensiones, pero en un líquido a base de resinas hidrofílicas y fotosensibles, como el caso del HEMA (hidroxietil metacrilato), lo que les permite un rápido endurecimiento superficial, una buena compatibilidad con la dentina y a la vez adhesión química con las resinas de obturación directa y con medios de cementación a base de resinas. 4.- CEMENTO DE EUGENATO DE ZINC. También llamados de óxidos de zinc-eugenol. Corresponden a un tipo de cemento muy utilizado en nuestra Profesión dada la aplicación que gracias a sus propiedades han alcanzado en las distintas Especialidades, tales como Operatoria Dental, Cirugía, Periodoncia, Endodoncia, Prótesis, etc. Entre estas propiedades podemos mencionar: - Obtundente o sedante; esta acción produce un rápido efecto de sedación del dolor en el caso de inflamaciones pulpares. - Poseen una acción Bacteriostática por la acción del Eugenol (compuesto fenólico), lo que permite aumentar las defensas del tejido pulpar, facilitando su reorganización posterior de defensa. - Por este mismo efecto, pueden entonces provocar un leve estímulo reparativo pulpar. - Son muy buenos sellantes de la pulpodentina, lo que facilita los efectos anteriores. - Son muy buenos aislantes térmicos y eléctricos. Otras propiedades que inciden en su indicación y técnica de manipulación son: - Endurecimiento excesivamente lento. - Bajas propiedades mecánicas.
171
- Deshidratantes, captan agua del medio, pues la requieren para completar su fraguado, lo cual puede ayudar a la dentina en su proceso de remineralización.
Figura Nº 79 Cemento Eugenato de Zinc convencional. Por lo general estos materiales se presentan en forma de Polvo y Líquido (figura Nº 79), con algunos agentes modificadores. Composición Química: a)
Polvo: el polvo está compuesto principalmente de óxido de zinc para fines terapéuticos, que es un producto de color blanco, inodoro e insípido, insoluble en agua. También puede poseer algunos agentes modificadores, principalmente del tiempo de fraguado, entre los cuales puede estar el acetato de zinc, el propionato de zinc o el succinato de zinc.
b)
Líquido: principalmente está formulado en base a un alcohol aceitoso como el eugenol, que es un líquido incoloro o ligeramente amarillento, de olor persistente y aromático, de sabor picante, soluble en alcohol, éter o cloroformo y muy poco soluble en agua. También puede contener otros agentes fenólicos
172
y aceite de oliva o de lino, para suavizar las propiedades del Eugenol. La mezcla de ambos elementos va a dar como resultado una masa plástica que va a endurecer muy lentamente y cuyas propiedades mecánicas son muy pobres. De allí que se agreguen otros elementos para acelerar la velocidad de fraguado (el acetato de zinc ya señalado) y para aumentar su resistencia (una resina hidrogenada). También pueden acelerar la reacción el agua (por eso la humedad ambiente bucal acelera el fraguado) el alcohol y el ácido acético glacial. Por otro lado, a mayor cantidad de óxido de zinc usado en la mezcla con el Eugenol, más rápido será el endurecimiento. También incide la temperatura (mayor temperatura, menor tiempo de fraguado) y el tamaño de la partícula de Polvo (a menor tamaño, más rápido es el fraguado). En estas condiciones, los cementos de óxido de zinc-eugenol pueden ser indicados como material para: -
restauración temporal (de una sesión a otra mientras se termina el tratamiento).
-
protección pulpodentinaria.
-
recubrimiento pulpar (en casos de cavidades muy profundas).
-
cementación temporal.
-
sellado de conductos radiculares en tratamientos de Endodoncia.
Con algunas modificaciones, pueden constituir preparados comerciales especialmente diseñados para ser usados como: -
material de impresión rígidos, para el uso en maxilares totalmente desdentados, en la confección de prótesis totales. También pueden ser usados en combinación con materiales elásticos para la impresión de maxilares parcialmente desdentados, usando este material en las zonas edentadas.
173
-
material de apósito quirúrgico, después de una cirugía periodontal o posterior a una extracción dentaria.
Contraindicaciones: - estos cementos no deben ser usados bajo una restauración de Resina Compuesta, por la interacción del Eugenol con los procesos de Polimerización (impide o retarda la polimerización). - por sus bajas propiedades mecánicas no pueden ser usados como única base de protección pulpodentinaria, requiriendo de su combinación con otra de mayor resistencia. Estos son los llamados Eugenato de Zinc convencionales, sin embargo, dado que su tiempo de fraguado y su resistencia mecánica dificultaban su uso en los procedimientos clínicos restauradores, se hizo necesario realizar algunas modificaciones que hicieran factible su empleo en las diversas maniobras clínicas. Producto de esto, aparecen posteriormente los llamados cementos de eugenato de zinc mejorados (figura Nº 80). Los cambios introducidos en su composición básica, dieron como resultado un aumento de la Resistencia mecánica y una disminución del tiempo de fraguado.Para ello se partió con cambios menores, disminuyendo el tamaño de la partícula y agregando los aceleradores de fraguados, ya señalados anteriormente. Luego se agregó trementina y fosfato de calcio para dar una mezcla más suave, y ácido ortoetoxibenzoico (EBA) para acelerar el fraguado y aumentar la Resistencia mecánica.
174
Figura Nº 80 Cemento Eugenato de Zinc Mejorado Posteriormente, mediante el agregado de alúmina y sílice fundida, se aumentó también la Resistencia, y con la Resina Hidrogenada, se disminuyó la solubilidad.
Figura Nº 81 Cemento Eugenato De Zinc Mejorado Pasta Pasta El agregado de Polímeros al polvo, también da origen a un cemento de mayor resistencia mecánica y menor solubilidad. Todos estos cambios aumentaron la versatilidad de este material y sus aplicaciones clínicas, más aún con el cambio de su presentación de polvo y líquido, a una presentación de dos pastas (figura Nº 81). Sin embargo, la interferencia del eugenol con los procesos de polimerización, hizo necesaria su sustitución en aquellos materiales que
175
fueran a ser utilizados en contacto con las resinas acrílicas de las obturaciones y coronas provisorias, en este caso el Eugenol para ser reemplazado con éxito por el Timol, Clorotimol, Guayacol, metil Guayacol, la esencia de Laurel o por algunos ácidos grasos, en los llamados Cementos Nogenoles(figura Nº 82). De esta manera el material aumentó su resistencia mecánica y disminuyó su tiempo de fraguado y solubilidad, lo que le permite ser indicado con éxito como material de Protección pulpodentinaria, Obturación temporal y cementación temporal y definitiva.
Figura Nº82 Cementos Nogenoles. En base a ello es que la Especificación Nº 30 de la A.D.A. clasifica a los Cementos de Eugenato de Zinc en cuatro tipos: Tipo I: Tipo II: Tipo III: Tipo IV:
para cementación Temporal (con o sin eugenol). para cementación permanente de incrustaciones, coronas Y puentes. para obturación temporal y base de aislación térmica. para protección pulpodentinaria en capa delgada
Este último caso se diferencia del Tipo II, en que deja una película Delgada que provee protección pulpar pero no aislación térmica.
176
En la actualidad, la aparición de nuevas alternativas de protección ha disminuido un poco el uso de estos cementos, pero sin embargo, siguen siendo utilizados vastamente en la clínica en distintos casos, principalmente para: -
Casos de inflamación pulpar, como sedante del dolor para permitir una maniobra posterior.
-
Obturación temporal.
-
Sellante de conductos radiculares en Endodoncia.
-
Material de cementación temporal.
BIBLIOGRAFIA 1.
Baeza, R., Ehrmantraut, M. y Bader, M., "Permeabilidad de barnices cavitarios: estudio in vitro", Revista de la Facultad de Odontología, U de Chile, vol. XII, 1994 Brännström, M, "Communication between the oral cavity and
2. the
dental pulp associated restorative treatment", Buonocore Memorial Lecture, Operative Dentistry, 1984, 9, 57-68. 3.
Craig, R., "Materiales Dentales Restauradores", Editorial Mundi, séptima edición 1988, págs. 187-189.
4.
Ehrmantraut, Manuel "Materiales de Protección Pulpodentinaria". Apuntes de Materiales Dentales, año 1993.
5.
Parula, Nicolás. Clínica de Operatoria Dental, ODA Editor, cuarta edición 1975, cáp. 5 págs. 109-116.
6.
Phillips, R.W., Skinner of Dental Materials., W.B. Saunders editores, ninth edition, 1991. cáp. 24 pág.464-466.
7.
American National Standards Institute/ American Dental
177
Association specification n° 30 for zinc oxide eugenol type restotative materials 1977. 8.
International Organization For Standarization, Norma Internationale ISO 3107 : 1988 Dental zinc oxide / eugenol cements and zinc Revised oxide non- eugenol cements.
178
CEMENTOS DE FOSFATO DE ZINC.
DR. CRISTIAN ASTORGA M. DR. MARCELO BADER M. DR. MANUEL EHRMANTRAUT N. Cementos de fosfato de Zinc: como su nombre lo indica, son el producto de la reacción entre el catión zinc y el anión fosfato. El primero se encuentra en el polvo del cemento, en forma de óxido de zinc, mientras que el segundo está en el líquido como parte del ácido ortofosfórico(figura Nº 83). Composición Química: estos cementos se presentan comercialmente en un avío que contiene un frasco con polvo y uno con líquido.
Figura Nº 83 Presentación Comercial Polvo Líquido
El polvo está compuesto por: - óxido de zinc ...........................................................90,3%
179
- óxido de magnesio ........................................................8,2% - trióxido de bismuto.........................................................1% - dióxido de silicio.............................................................1,4% El líquido está compuesto por: - ácido fosfórico libre......................................................38,2% - ácido fosfórico tamponado con Al y Zn.......................16,2% - aluminio..........................................................................7,1% - zinc................................................................................. 2,5% Como la reacción que se produce al mezclar el ácido fosfórico con el óxido de zinc, es prácticamente instantánea, éste último debe ser mezclado con algún elemento que retarde el proceso, facilite la manipulación y mejore al mismo tiempo las Propiedades Mecánicas. Es por ello, que durante la fabricación del polvo, el óxido de zinc es sinterizado con el óxido de magnesio, el cual permite lograr en buena forma los requisitos señalados. Por otro lado, el dióxido de silicio actúa como relleno inorgánico y colabora en el proceso de calcinación durante la fabricación del polvo, mientras que el bismuto le proporciona la suavidad a la mezcla. El agregado de aluminio y zinc al líquido actúa regulando la reactividad del ácido lo que ayuda a obtener una masa suave, sin grumos y trabajable durante la mezcla. El tiempo de fraguado es regulado por la cantidad de agua presente en el líquido, la cual actúa controlando la ionización del ácido y por lo mismo, la velocidad de reacción con el polvo: a mayor cantidad de agua, se acorta el tiempo de fraguado, es importante hacer notar que el fabricante siempre proporciona mayor cantidad de liquido que la necesaria, para el volumen de polvo suministrado, como una forma de compensar los cambios o alteraciones que esta solución pudiera sufrir por pérdida de captación de agua. De esta forma siempre va a quedar un sobrante de líquido al terminarse el frasco de polvo y por lo anteriormente señalado todo remanente que quede del líquido, una vez terminado el polvo, debe ser desechado. Así mismo, el líquido se puede presentar turbio, lo que se debería a la precipitación de sus
180
componentes(figura Nº 84), por lo tanto, también en este caso el líquido se debe desechar. En resumen, podemos ver que la reactividad del líquido es controlada por la neutralización parcial del ácido con los Buffers y por su disolución en agua, de manera que al reaccionar con el polvo se produzca un cemento con adecuadas propiedades mecánicas y un tiempo de fraguado apropiado, de ahí la importancia de las condiciones del líquido.
Figura Nº 84 Líquido con sales precipitadas. Debemos recordar que la cantidad de sal formada debe ser la mínima necesaria para asegurarnos de las máximas propiedades mecánicas del cemento, así en una microfotografia de un cemento fraguado(figura Nº 85) encontraremos un núcleo formado por partículas de polvo no disueltas por el ácido, rodeadas por una matriz de sales.
Figura Nº 85 Microfotografía de un cemento fraguado
181
Indicaciones El cemento fosfato de zinc se utiliza clínicamente para : a) b) c) d)
Cementar en forma definitiva distintos tipos de restauraciones, ya sea de Operatoria o Prótesis Fija. Base de Protección Pulpodentinaria de alta resistencia, sobre la cual se colocará un material de restauración definitivo. Obturación temporal de una pieza dentaria, mientras se completa su tratamiento. Cementar bandas de Ortodoncia.
Clasificación: La Especificación Nº 8 de la A.D.A. clasifica a los cementos de Fosfato de Zinc, según su indicación o uso en: Tipo I, para cementación de restauraciones en Operatoria y Prótesis Fija. Tipo II, para la cementación de elementos que no requieren precisión (bandas de ortodoncia) o para base de protección pulpodentinaria y restauración temporal. Manipulación: la mezcla del cemento se realiza sobre una loseta de vidrio gruesa y grande (figura Nº 86), con una espátula de acero flexible. Antes es imprescindible realizar una adecuada proporción del polvo y del líquido, para lo cual debemos remitirnos a las instrucciones del fabricante, teniendo en cuenta que la cantidad de polvo incorporada al líquido durante la mezcla, va a determinar las propiedades del cemento.
NO
NO
Figura Nº 86 Losetas de Vidrio
182
Esto va a depender a su vez del uso al que se va a destinar este material, pues la consistencia a obtener va a variar según sea para cementar (mezcla o consistencia de pelo o fluida, figura Nº 87) o para base de protección pulpodentinaria (consistencia de masilla). Para lograr aumentar (en algunos casos) la cantidad de polvo a incorporar en la mezcla debemos considerar los siguientes factores:
Figura Nº 87 Consistencia para cementar. a) -
La loseta debe estar fría, porque todas las reacciones químicas son aceleradas por el calor, por lo tanto si esto aumenta, lo propio ocurre con la actividad de las moléculas reaccionantes. Si al mismo tiempo, consideramos que la reacción del ácido fosfórico con el polvo del cemento es exotérmica, y el calor liberado se transmite al medio circundante, debemos prevenir su influencia en la formación del cemento, disipándolo rápidamente, ya que de lo contrario la reacción se completará en un tiempo demasiado breve. Si esto sucede así, el tiempo que disponemos para el trabajo y la manipulación del material, será absolutamente insuficiente para nuestros requerimientos.
-
La loseta debe estar seca, ya que, como se indicó en los párrafos anteriores, el agua influye de manera determinante en la ionización del ácido, y por lo mismo, en la velocidad de la reacción de fraguado.
183
-
La loseta debe ser de suficiente espesor como para que no sea fácilmente influenciada su temperatura por el medio ambiente y para disipar en forma adecuada el calor de la reacción.
b)
La incorporación del polvo al líquido debe hacerse en forma progresiva, agregando pequeños incrementos al líquido pues de esta manera se logra por una parte liberar una cantidad mínima de calor que es fácilmente disipado, y por otra, se va neutralizando la reactividad del ácido, con lo que la reacción se hace más lenta, se libera menos calor y se permite una mayor incorporación del polvo a la mezcla, con el consiguiente aumento en las propiedades del material. Cada porción de polvo debe ser incorporada totalmente al líquido hasta lograr una masa homogénea, antes de comenzar a agregar el otro incremento. Primero se deben agregar cantidades pequeñas de polvo, pero al promediar la mezcla se pueden agregar porciones mayores, para luego, ir agregando cantidades más pequeñas nuevamente, con el objeto de ir buscando la consistencia que se desea lograr.
c)
El espatulado de la mezcla se debe hacer en una zona amplia de la loseta, con la espátula de plano estirando la masa dejándola de grosores finos, con el objeto de lograr una mejor disipación del calor liberado por la reacción y al mismo tiempo, disminuir al máximo el grosor de película del cemento.
d)
El tiempo de espatulado puede variar entre 60 y 90 segundos. Un tiempo de mezcla excesivamente larga, puede producir un debilitamiento de la masa final obtenida debido a la ruptura de los cristales que se están formando.
Propiedades Biológicas: Como puede esperarse por la presencia del ácido fosfórico en la mezcla, la acidez de cemento es relativamente alta al momento de su inserción en la preparación dentaria. Dos minutos después del comienzo de la mezcla, su pH es aproximadamente 2 y van en rápido aumento, sin embargo permanece en 5,5 por alrededor de 24 horas. Este valor de acidez puede ser mayor aún y permanecer así por un período de tiempo más largo, si se realiza una mezcla más fluida. De allí la necesidad de
184
controlar en forma adecuada la proporción de polvo/líquido y la manipulación del cemento. De los datos antes señalados, se desprende que la acidez de este cemento podría causar algún daño al complejo pulpodentinario, durante las primeras horas después de la colocación del cemento. La penetración del ácido puede alcanzar hasta una profundidad de 1,5 mm. dentro de los túbulos dentinarios y si no hay protección adecuada contra esta infiltración dentinaria, algún grado de injuria pulpar se puede producir, con la consiguiente sensibilidad post-operatoria para el paciente. En la mayoría de los casos, este daño puede ser reversible, dependiendo del estado previo de la salud pulpar. BIBLIOGRAFIA 1.
Bader, Marcelo "Unidad de Cementos Dentales". Apuntes de Materiales Dentales, año 1994.
2.
Craig, Robert G. "Materiales Dentales Restauradores". 7ª Edición. Editorial Mundi S.A.I.C. y F., Buenos Aires, año 1988, cap. 8. pág. 174-186.
3.
Phillips, Ralph W. "Science of dental Materials", 9ª Edición. Editorial W.B. Saunders Company, USA, año 1991, Cap. 25, Pág. 479-488.
4.
Revised American National Standards Institute/ American Dental Association specification N° 8 for Zinc phosphate cement 1978.
5.
International Organization For Standarization, Norma Internationale ISO 1566 : 1978 Dental zinc phosphate cement.
185
CEMENTOS POLIALQUENOICOS.
DR. CRISTIAN ASTORGA M. DR. MARCELO BADER M. Uno de los anhelos de la Odontología lo constituye el poder lograr el desarrollo de un material que dentro de otros requisitos que debiera cumplir, pueda generar una unión química estable y duradera con la pieza dentaria, con una respuesta Biológica aceptable y que soporte eficientemente los requerimientos funcionales y estéticos, pero no todos los Cementos que usamos cumplen con todos y cada uno de estos requisitos mínimos. Sin embargo, la Investigación y el progreso de la tecnología en este campo está lejos de dar por perdida la batalla y busca continuamente dar solución a este objetivo central de la Odontología Restauradora. Esto ha traído como resultado, que poco a poco se hayan ido logrado avances significativos que nos van acercando a la meta final. Dentro de ellos, se puede mencionar el desarrollo de los :
1.- CEMENTOS DE POLICARBOXILATO DE ZINC. Estos cementos, también llamados poliacrilatos, constituyen el primer material de este tipo que desarrolló alguna forma de unión química a la estructura dentaria (figura Nº 88).
186
Figura Nº 88 Cemento de Policarboxilato de Zinc. Composición Química: Para su composición, se tomó como base los conocimientos acerca de los Cementos de Fosfato de Zinc, así partiendo de la producción de un polvo cerámico ácido lábil, de composición muy similar a ellos, se desarrolló un líquido diferente en base a ácidos orgánicos copolímeros, obteniendo así un ácido capaz de atacar el polvo del cemento produciendo su fraguado y que al mismo tiempo era capaz de reaccionar con el Esmalte y la Dentina para promover algún tipo de adhesión química, es decir un ácido polianiónico. Por lo general, estos cementos se presentan en forma de dos frascos, conteniendo un polvo y un líquido. El líquido está compuesto por una solución acuosa de ácido poliacrílico o de un copolímero de ácido poliacrílico con otros ácidos carboxílicos no saturados (ácido itacónico y ácido tartárico). La composición del polvo es similar al de los cementos de fosfato de zinc, estando constituido principalmente por óxido de zinc y óxido de Mg. Pueden contener otros óxidos, tales como óxido de bismuto y de aluminio. También puede contener pequeñas cantidades de fluoruro estañoso, el cual modifica el tiempo de fraguado y mejora las propiedades de manipulación. Este aditivo es importante pues mejora la
187
resistencia del cemento y provee al material de propiedades anticariogénicas. Dado que el líquido de este tipo de cemento es muy viscoso (lo que hace que sea difícil su dosificación) y tiende a gelificar en el frasco (lo que limita su período de vida útil de almacenamiento), se puede retirar el ácido poliacrílico del líquido y desecarlo, para luego ser agregado al polvo, quedando el líquido integrado solo por los otros ácidos copolímeros y agua, mejorando así substancialmente los defectos señalados. Por otro lado, también pueden desecarse todos los ácidos del líquido y ser incorporados al polvo, el cual luego se lo hace reaccionar con agua destilada, la cual reconstituirá los ácidos para así producir la reacción de fraguado. Manipulación: La proporción de los elementos debe ser realizada de acuerdo a as indicaciones del fabricante, y generalmente corresponde a 1,5 partes de polvo por 1 de líquido. Primero debe proporcionarse el polvo y luego el líquido para evitar cambios en él, por evaporación de agua. La mezcla puede hacerse en una loseta de vidrio o sobre el block de papel no absorbente que provee el fabricante. La incorporación del polvo al líquido, a diferencia del cemento de fosfato, debe ser rápida, incorporando primero la mitad del polvo proporcionado y luego de mezclarlo completamente, se agrega el resto. El tiempo total de mezcla puede variar entre 30 y 60 segundos. La consistencia obtenida es viscosa y muy diferente en algunos casos al cemento fosfato, sin embargo, posee la propiedad de la TIXOTROPIA, es decir, puede variar su escurrimiento en función de la presión que se ejerza sobre la masa (a mayor presión, mayor escurrimiento). Indicaciones: se utilizan para la cementación permanente de restauraciones, y como material de protección pulpodentinaria. También han sido utilizados en la cementación de brackets en Ortodoncia.
188
Propiedades Biológicas: son ligeramente más ácidos (PH 1.7) que el fosfato de zinc cuando están recién mezclados, sin embargo el ácido está débilmente disociado y posee una menor capacidad de penetración hacia la pulpo dentina, esto dado por su mayor tamaño molecular, además de ir rápidamente a su neutralización a medida que avanza la reacción de fraguado. Todo esto hace que estos cementos sean mejor tolerados biológicamente por el complejo pulpodentinario. 2.- CEMENTOS DE VIDRIO IONOMERO. Como se vio al analizar los cementos de policarboxilato de zinc, ellos derivaron de la investigación tendiente a mejorar las propiedades del cemento de fosfato de zinc, y su desarrollo se logró mediante el uso de un ácido polianiónico para obtener propiedades adhesivas y mejor comportamiento biológico de este material. Este producto es excelente como medio cementante y como material de protección pulpodentinaria. Pero dado que este material tiene características ópticas muy similares al cemento de fosfato, que es un material opaco que no puede ser usado para restaurar piezas donde se requiera estética, el cemento de policarboxilato no se indica como material de restauración por sus propiedades físicas como mecánicas. Para solucionar este problema y teniendo como base un material de restauración ya existente en el mercado (Silicato), se desarrolló un material en los que básicamente el polvo era similar al que el silicato poseía y el líquido eran ácidos orgánicos copolímeros, similares a los empleados en los cementos de policarboxilato. Este material que poseía propiedades adhesivas y estéticas se denominó Cemento de Vidrio Ionomero. Junto con los "Silicatos"(material de restauración estético), los cementos de Vidrio Ionómero conforman un gran grupo de materiales que se ha denominado "Cementos de Alúmino Silicato".
189
El cemento de silicato corresponde a un material utilizado para la restauración estética de piezas dentarias anteriores, en zonas donde no queda expuesto al choque masticatorio en forma directa, es decir, en caras proximales y vestibulares. Sus propiedades ópticas le confieren un óptimo resultado estético, sin embargo, poseía algunas deficiencias en algunas de sus propiedades, entre las que se pueden destacar: a)
Una técnica de manipulación que debía ser extremadamente cuidadosa, ya que de lo contrario el resultado obtenido era deficiente.
b)
Una total falta de adhesividad a las estructuras dentarias, lo que requiere de preparaciones retentivas y que por lo mismo, limita sus indicaciones de uso.
c)
Falta de resistencia mecánica para soportar los requerimientos funcionales en zonas de oclusión directa.
d)
Mala respuesta biológica de la pulpodentina, producto de la gran acidez que presenta este material (ac. inorgánico en el liquido). Como una manera de optimizar este material, la investigación se centró en tratar de solucionar estas deficiencias y es así como a través de la investigación se logró el desarrollo de los Cementos de Vidrio Ionómero. Este nuevo material ha tenido un gran impacto en los procedimientos clínicos restauradores, ya que si bien fue concebido como una mejor alternativa de restauración frente a los silicatos, al poco tiempo de su uso, demostraron tener grandes perspectivas de desarrollo las posibilidades de uso clínico que ellos presentaban. Es así que, desde el primer material desarrollado para su uso comercial hasta la actualidad, se han ido variando sus características e indicaciones, de manera que hoy constituyen un cemento que tiene múltiples indicaciones de uso.
190
Forma de presentación: Al igual que los cementos de silicato, su presentación comercial es la de un polvo y un líquido. Composición del Polvo: El polvo corresponde a un vidrio, que tiene la particularidad de ser ácido lábil y que principalmente está compuesto por un flúor alumino silicato de calcio. La composición de este polvo(figura 89) es muy similar a la de los silicatos y contiene: - Sílice (SiO2) - Alúmina (Al2 O3) - Fluoruro de Aluminio (Al F3) - Fluoruro de Calcio (Ca F2) - Fluoruro de Sodio (Na F) - Fosfato de Aluminio (Al PO4) La proporción de estos elementos constituyentes del vidrio que va a originar el polvo, puede variar de un producto comercial a otro, y de acuerdo a la función a la cual se destinará el material. Composición del Líquido: El líquido, a diferencia del cemento de silicato, en el cual estaba constituido por ácido fosfórico principalmente, en el vidrio ionómero corresponde a una solución acuosa de ácidos orgánicos comonómeros(figura Nº 89), dentro de los cuales, el ácido poliacrílico es el que se encuentra en mayor proporción.
Figura 89 Composición Polvo y Líquido
191
De esta manera en el líquido se pueden encontrar: ácido poliacrílico e Itacónico, en una relación de 2:1, y a una concentración de 47,5%. También puede tener ácido maleico, el cual junto con el ácido itacónico reduce la viscosidad del líquido e inhibe la gelación que pudiera producirse por puentes de hidrógeno entre las cadenas de ácido poliacrílico. Además el líquido posee ácido tartárico, el cual mejora las características de manipulación, aumenta el tiempo de trabajo útil y acorta el tiempo de fraguado. Esta es la fórmula comercial de los cementos de vidrio ionómero que originalmente aparecieron para su uso Odontológico como una alternativa al cemento de silicato. Sin embargo su resultado estético era deficiente comparados con ellos, al ser más opacos o menos translúcidos que los silicatos. De allí que su indicación clínica se restringiera a la restauración de caries y erosiones cervicales, o en zonas proximales de piezas dentarias sin salida hacia la cara vestibular, esto, sin embargo no dice que no se puedan realizar restauraciones de alta estética con este material, pues con una técnica operatoria apropiada y una selección adecuada del material, pueden obtenerse excelentes resultados estéticos. Los cementos de vidrio ionómero tienen diferencias substanciales con los cementos de silicato. a) b)
c)
Los ácidos que componen el líquido son de origen orgánico y menos reactivos. La presencia de estos ácidos, provee al cemento la propiedad de ser adhesivos a las estructuras dentarias (esmalte y dentina) mediante uniones químicas secundarias principalmente. Además, por ser estos ácidos polímeros orgánicos, su capacidad de penetración hacia la pulpodentina es mucho menor que la de los ácidos inorgánicos, y al mismo tiempo, por ser ácidos más débiles, presentan una mejor respuesta Biológica de la Pulpodentina (a pesar de que tienen una buena respuesta biológica, se recomienda proteger la pulpo dentina en aquellas cavidades cercanas a la cámara pulpar).
192
d)
Dadas sus propiedades adhesivas, los cementos de vidrio ionómero poseen una mejor cualidad de sellado de la preparación cavitaria, en relación con los cementos de silicatos.
Es por estas diferencias que los Ionómeros comenzaron a desarrollarse rápidamente en distintas presentaciones y para diferentes usos. De acuerdo a lo anterior, estos cementos pueden presentarse en cuatro formas que han sido denominadas como: 1.
De primera generación: el material se presenta en forma de un polvo y un líquido, cada uno de los cuales presenta los componentes señalados anteriormente (figura Nº 90).
Figura Nº 90 Cemento de Vidrio Ionómero de Primera Generación 2.
De segunda generación: en este caso, los ácidos maleico, poliacrílico, e itacónico, son desecados e incorporados al polvo, y el líquido está compuesto por agua y ácido tartárico (figura Nº 91).
Figura Nº 91 Cemento de Vidrio Ionómero de Segunda Generación
193
3.
De tercera generación: todos los componentes del líquido han sido desecados e incorporados al polvo, y la mezcla solo se hace con agua destilada (Figura Nº 92).
Figura Nº 92 Cemento de Vidrio Ionómero de Tercera Generación En estos dos últimos casos, al mezclar polvo y líquido, el agua reconstituye los ácidos y luego se desencadena la reacción de fraguado. La ventaja de estas dos últimas presentaciones, es que son más fáciles de dosificar y mezclar, tienen un tiempo de endurecimiento más rápido y además, poseen un mayor tiempo de vida útil de almacenamiento, pues el ácido poliacrílico cuando se encuentra en el líquido, tiende a gelificar. 4. De cuarta generación: Posee un polvo que está compuesto por un vidrio de alúmino-silicato, y un líquido que contiene además de una solución acuosa de ácido poliacrílico, un sistema de resinas fotosensibles tales como: trietilenglicol 2,2,4 Trimetil hexametilenodicarbonato y 2-Hidroxietil metacrilato(2-HEMA). A diferencia de los anteriormente nombrados, este cemento por presentar un componente fotosensible permite fotopolimerizar el material como una reacción anexa a la reacción propia del cemento que se produce al mezclar polvo y líquido. Esta última se ha hecho menos reactiva y por lo mismo más lenta, para aumentar su tiempo de manipulación (figura 93).
194
Figura Nº 93 Cemento de Vidrio Ionomero de Cuarta Generación Por otro lado, también existen diferentes preparados comerciales según los usos a que se va a destinar el material, es así como en la actualidad estos materiales se clasifican de acuerdo a su uso en los siguientes tipos: a)
Tipo I: Cementación definitiva de Incrustaciones, Prótesis fija Unitarias y Plurales.
b)
Tipo II: Restauración permanente o definitiva.
c)
Tipo III: Bases de Protección Cavitaria de fraguado rápido y sellantes de puntos y fisuras.
Manipulación: Para lograr un buen resultado, es necesario seguir la recomendación de proporción y mezcla que establece el fabricante, para lo cual se deben seguir las instrucciones que vienen en el avío comercial. La mayoría provee una cucharilla o algún dispositivo para dispensar el polvo, y un frasco gotario para dispensar el líquido, estableciéndose una relación determinada de porciones de polvo y de gotas de líquido(figura Nº 94), según la consistencia a preparar.
195
Figura Nº 94 Dosificación polvo – líquido. Hecha la proporción, por lo general sobre un block de papel no absorbente, se incorpora la mitad del polvo de una sola vez y luego de mezclarlo en una AREA REDUCIDA, se incorpora el resto, hasta lograr la consistencia deseada, en un lapso que generalmente no excede de los 30 segundos, pasados los cuales empiezan a bajar sus propiedades de consistencia y manipulación. Es importante destacar, que en este caso, la mezcla se hace sin aplastar o estirar la masa, solo incorporando el polvo al líquido, en una área reducida del block de mezcla. Hecha la mezcla, debe llevarse rápidamente a la preparación cavitaria, ya que su tiempo de trabajo útil es de alrededor de dos minutos desde el inicio de la manipulación. El material no debe manipularse cuando ya se ha producido un cambio en su viscosidad producto del avance de la reacción de fraguado o cuando se aprecia que ha perdido el aspecto brillante que presenta recién preparado. Estos materiales son extremadamente lábiles a la contaminación con humedad durante el proceso de fraguado, debido a que éste no se ha completado, afectando directamente sus propiedades, de allí que deben ser protegidos del medio ambiente (en el caso de una restauración) mientras se completa la reacción, con algún agente protector que provee el fabricante por ejemplo un barniz (figura Nº 95). De lo contrario el cemento se solubilizará en mayor proporción en el área expuesta, tendrá
196
menor resistencia, menores propiedades ópticas y mecánicas, llegando incluso a solubilizarse completamente.
Figura Nº 95 Barniz Protector Esto también es válido para evitar el desecamiento del material en contacto con el aire, lo que resquebrajaría la superficie, dejándola tizosa, aumentando la susceptibilidad a las manchas y a la microfiltración, causando el fracaso de nuestra restauración, esto es importante tenerlo en consideración al realizar el pulido de estos materiales. Esta característica también se observa en los cementos de vidrio Ionómero para restauración fotoactivados, y a pesar de que la restauración realizada se ve conformada perfectamente y clínicamente se aprecia completamente endurecida, esto es solo por la polimerización de la resina fotosensible, pero como la reacción de fraguado real del cemento aún se está desarrollando, es imprescindible protegerlo de la humedad. Propiedades Biológicas: Estos materiales tienen la propiedad de ir liberando flúor hacia el medio a medida que se van solubilizando en boca, este hecho hace que presenten un cierto potencial anticariogénico, ya que el flúor liberado se incorpora a las superficies adamantinas vecinas haciéndolas más resistentes al ataque de los ácidos. Por otro lado, como ya se mencionó, poseen una mejor respuesta biológica de los tejidos pulpodentinarios debido a que una vez fraguados
197
presentan una menor acidez y al mismo tiempo los ácidos son más débiles y con menor capacidad de migración hacia los túbulos dentinarios. Sin embargo, en preparaciones profundas, se recomienda colocar alguna protección para la pulpodentina. VIDRIOS IONOMEROS MODIFICADOS También con el desarrollo de los vidrio Ionómeros convencionales, la necesidad de mejorar sus propiedades fisico-mecánicas para aumentar su rendimiento clínico, generó el desarrollo de variaciones de este material. Es así como se le agregaron partículas de plata al polvo para mejorar su resistencia mecánica, sin alterar las propiedades de adhesión y comportamiento biológico, como ser un producto de la fábrica G.C., conocido comercialmente como Miracle Mix, este material se indica para la reconstitución de muñones y también tiene uso en Odontopediatria como material de restauración en piezas temporales Posteriormente por medio de procedimientos de sinterizado se logro unir estos metales al la partícula de ionomero logrando una mejora de este material, este producto mejorado se conoce como los cementos Cermet (figura 96).
Figura Nº 96 Cemento cermet
198
Otras presentaciones. En la actualidad es posible encontrar cementos en presentaciones que permiten su dosificacion con mayor grado de exactitud, como ser en cápsulas unitarias (figura 97) y jerigas de dosificación simultanea (figura 98) para dosificación directa, evitando con esto las variables que introduce el operador durante de la dosificación.
Figura Nº 97 Cápsula de Vidrio Ionómero
Figura Nº 98 Jeringas de dosificación simultanea BIBLIOGRAFIA 1.
Araya, Alex E. “Efectos de tres materiales de protección sobre la superficie del Cemento de Vidrio Ionomero". Tesis de Título 1992. Bader, Marcelo "Unidad de Cementos de Vidrio Ionómero". apuntes de Materiales Dentales, año 1993. Baeriswyl, Patricia V. “Estudio comparativo entre un Cemento
2. 3. de
199
Vidrio Ionomero para Restauración de Fotocurado con uno de Fraguado Químico". Tesis de Título 1993. 4. Craig, Robert G. "Materiales Dentales Restauradores". 7ª Edición, Editorial Mundi S.A.C.I. Y F. , Buenos Aires, año 1988. cap.8 págs. 195-198. 5. Mount, Graham. "Glass ionomers cements: past, present and future", Operative Dentistry, 1994, 19, 82-90 6. Phillips, Ralph W. "Science of dental Materials", 9ª Edición. Editorial W. B. Saunders Company, USA, AÑO 1991. Cap. 25. Págs. 452-461-494-497. 7. Revised American National Standards Institute/ American Dental Association specification N° 9 for Dental silicate cements 1980. 8. International Organization For Standarization, Norm International ISO 4104. 1984 Dental zinc polycarboxilate cement. 9. Revised American National Standards Institute/ American Dental Association specification N°61 for Zinc policarboxilate cement 1980. 10. Revised International Organization For Standarization, Norm International ISO1565 :1978 Dental silicate cement (hand mixed). 11. International Organization For Standarization, Norm International ISO 3851 :1977 Capsulated dental silicate and silico-phosphate filling materials. 12. International Organization For Standarization, Norm International ISO 7489 :1986 Dental glass polyalkenoate cements.
200
Impreso en la Asignatura de Biomateriales Odontológicos Facultad de Odontología Universidad de Chile Primera Edición 2004
201
