Biomateriales en la terapéutica de la caries dental
Objetivo “Analizar las características de los diferentes bio-materiales para la protección dentino- pulpar, restauración y adhesión”
En odontología estudiamos y utilizamos diversos tipos de materiales: metales, cerámicas, polímeros y combinaciones de estos. Para lograr comprender el funcionamiento de los materiales que utilizamos en la terapéutica de la caries recurrimos a algunos conceptos básicos.
Hablaremos de los procesos mediante los que algunos materiales logran su estado sólido o por así decirlo endurecen. Uno de ellos es la polimerización que constituye el proceso de endurecimiento de la Resinas usadas en odontología para la restauración dental o algunos de sus materiales de impresió n.
Durante este proceso las unidades fundamentales de materiales como los plásticos llamadas “meros” se unen o enlazan para formar moléculas gigantes con uniones covalentes, recordemos que una unión covalente es aquella en la que los átomos se unen gracias a que los electrones de la última capa se comparten.
Existen dos tipos o formas de realizar el proceso de polimerización, la primera es la polimerización por adición en la que los meros se unen acercándose unos a otros, solo pierden el espacio entre ellos, no existe formación de sub productos, únicamente se pierden pequeñas unidades de gas de hidrógeno, una de las características más importantes de este tipo de polimerización es que al no perder parte de su masa al unirse, la contracción por polimerización del material es mínima.
La otra forma de polimerización es la condensación, se forman subproductos en consecuencia de la unión de las moléculas. Pueden formarse moléculas de agua o alcohol que son liberadas durante el proceso, lo que provoca una mayor pérdida de masa y por tanto una mayor contracción por polimerización.
El proceso de unión se da por etapas la primera es la iniciación, en ella las dobles ligaduras existentes se rompen dando lugar a la formación de radicales libres que buscan unirse para ser estables, así un mero se une a otro y a otro durante la segunda etapa que es la propagación de cadena donde esta unión de meros se da hasta que ya no existen más disponibles, dando lugar a la última etapa que es el término del crecimiento de las cadenas, esto puede ocurrir por tres razones la primera es como ya se mencionó por terminación de los monómero es libres, la segunda por encuentro de cadenas y la tercera por transferencia de energía a una cadena inactiva.
Proceso de polimerización por etapas
Todo este proceso de unión puede iniciar por dos medios:
Medios físicos como la fotopolimerización donde el iniciador es la luz y la termopolimerización donde el iniciador es la temperatura.
Medios químicos, la quimiopolimerización o auto polimerización donde el iniciador es una sustancia química en el material que al mezclarse con otra reaccionan comenzando el proceso.
Otro de los procesos de endurecimiento de los materiales utilizados en odontología se lleva a cabo en los metales o las cerámicas. Estas para endurecer llevan a cabo el proceso de cristalización este proceso se realiza mediante elevación de la temperatura y conforme va disminuyendo se da el endurecimiento.
Los átomos del material en estado líquido por altas temperaturas se ordenan en el espacio para pasar al estado sólido. Este proceso pasa por varias fases en la primera los átomos se encuentran en un estado líquido con alta energía en la segunda algunos átomos se unen formando núcleos de crecimiento al que se le van agregando ordenadamente más átomos en la etapa de crecimiento granular hasta que se forma un grano, al mismo tiempo varios granos se unen y van creciendo hasta chocar unos con otros y pesar del ordenamiento que van consiguiendo durante el crecimiento granular cada grano tiene un orden independiente y al chocar no siempre coinciden, en las zonas donde no existe esta coincidencia se forman algunos espacios que constituyen el límite de grano especialmente esta zona es de mayor energía y es susceptible a la falla o fractura.
Entre más lento se realice el proceso de acomodamiento será mejor y existirán menos de estas zonas, por el contrario, cuando el proceso se lleva acabo rápidamente, es decir, se enfría súbitamente el acomodamiento no se dará y se crearan más zonas con defectos que serán más susceptibles a la ruptura y la corrosión.
Corrosión es el deterioro de un material por el ataque electroquímico.
Éste proceso comienza por el contacto con el oxígeno a este contacto lo llamamos oxidación, si esta no se detiene, el segundo paso será la pigmentación, en este proceso existe un cambio de coloración superficial y si el proceso de oxidación continúa a capas más profundas del material, existirá un deterioro mayor y también perdida de materia a la que llamamos propiamente corrosión.
En odontología existen algunos fenómenos relacionados con la corrosión, uno de ellos es la pasivación, este es un efecto superficial en el que la capa más externa del material reacciona con algún elemento como en la oxidación, pero dicha reacción detiene el proceso hacia capas más profundas del material impidiendo su degradación. Ejemplo de este proceso ocurre en las amalgamas de plata que fueron pulidas y con el paso del tiempo la superficie adquiere una apariencia de obscura por la oxidación de la plata, si esta capa no se retira el material no continua oxidándose y por lo tanto no habrá perdida de materia por corrosión.
Otro fenómeno que tiene relación es el galvanismo que es el proceso mediante el cual dos materiales incluidos en un electrólito tienen un intercambio de electrones entre sí, en odontología nuestros órganos dentarios y por lo tanto la restauraciones que realizamos en ellos tienen contacto con un electrólito que es la saliva, a través de ella es posible realizar un intercambio iónico, por lo tanto cuando se tienen dos metales o materiales de diferentes potenciales electromotrices es posible que los electrones sean atraídos al de mayor energía generando la pérdida de materia en el otro material. A esto le ya le llamamos galvanismo por otro lado este fenómeno también puede provocar transferencia de cargas eléctricas que pueden ser percibidas por la pulpa dental.
Las partículas de un cuerpo o las moléculas de una sustancia se encuentran unidas gracias a la energíade atracción entre ellas, llamamos energía superficial aquella que logra la unión en los materiales sólidos ejerciendo fuerza de atracción entre cada una de sus partículas hacia el centro del material. Por otro lado, esta misma energía que ejerce fuerza hacia el centro de un líquido es llamada tensión superficial.
La Reología es la rama de la física encargada del estudio de todos los fenómenos que tienen que ver con los líquidos algunos de los fenómenos que tienen cabida son: la viscosidad que es la propiedad de los fluidos en la que el roce de unas moléculas con otras se opone al movimiento del fluido, produciendo diferentes consistencias.
Ángulo de contacto cuando un líquido tiene contacto con la superficie de un sólido, si se traza una línea imaginaria en la superficie del sólido y la tangente de un punto en el líquido, al tener contacto estas líneas forman un ángulo la parte interna es el ángulo de contacto este nos da idea de que tan buen Mojamiento tiene el líquido, es decir, que tanto se extiende sobre la superficie del sólido, por ejemplo en el mercurio que al estar sobre un sólido sus partículas son fuertemente atraídas al centro forman una esfera casi perfecta y el ángulo de contacto será grande lo mismo cuando cae agua en un vidrio sucio, en cambio cuando se limpia la superficie y cae agua esta se extiende sobre la superficie mucho más y el ángulo de contacto será pequeño.
La capilaridad es la capacidad de un líquido de ocupar las interfases o espacios microscópicos en un sólido, y depende de su viscosidad y tensión superficial.
Como se ha mencionado existen fuerzas intermoleculares que provocan que las moléculas se atraigan y permanezcan unidas, si las moléculas son de la misma naturaleza esta unión se llama Cohesión y si las moléculas son de diferente naturaleza Adhesión.
En odontología la interacción que deseamos que exista entre la mayoría de los materiales de restauración y las superficies dentales es de naturaleza adhesiva llamamos adherentes a las superficies que se desea unir y adhesivo al agente que provoca la unión para que se optimice el proceso de unión se ha recurrido a todos los conceptos anteriores, así en la actualidad los adhesivos de última generación han modificado los tratamientos que se realizan.
Por otro lado, existen materiales como los cementos de ionómero que tienen adhesión química o verdadera ya que, aunque son materiales de distinta naturaleza se unen químicamente a la superficie dental por medio de una interacción química llamada quelación en la que por ejemplo una molécula orgánica como el COOH se desprende de un H+ y el COO– restante es atraído por el Calcio de la Hidroxiapatita quedando unidos.
Fuerzas mecánicas
Existen diferentes tipos de tensiones o fuerzas ejercidas sobre los cuerpos, pueden ser tensionales o de tracción que son aquellas en las que se ejerce tensión en un solo eje hacia lados opuestos. Las fuerzas comprensivas son aquellas en las que se ejerce fuerza un solo eje, pero hacia el centro del cuerpo.
Fuerzas tangenciales o de corte este tipo de fuerzas son ejercidas en dos ejes distintos hacia el centro del cuerpo, tal es el caso de las tijeras cuando van a cortar algún objeto.
En odontología las fuerzas o cargas de la masticación son realizadas en diferentes ejes y diferentes sentidos, por lo que las tensiones generadas son tensiones complejas ya que son una combinación de todas las anteriores.
La aplicación de los conceptos de las fuerzas ejercidas sobre los cuerpos en la odontología se ven reflejadas por ejemplo al realizar tratamientos de ortodoncia, en los que las fuerzas de ligas o alambres provocan el movimiento de los dientes, así también en la restauración de los órganos dentarios se deben considerar las fuerzas que recibirán los materiales que coloquemos de acuerdo a la morfología dental.
Dureza es la resistencia de un material a ser penetrado rayado o desgastado. Podemos medir la dureza de los materiales por medio de la escala Mohs, esta es una escala del 1 al 10 donde el número 1 lo constituye el material más blando que es el talco y el número 10 el diamante que es el material más duro. Éste fenómeno tiene relación con la odontología, ya que llevamos a cabo procesos de corte o desgaste donde se requiere la interacción de materiales con diferentes durezas, tal es el caso de los dientes que están conformados por esmalte como por dentina que tienen durezas diferentes y por lo tanto requieren de diferentes materiales para su desgaste.
El pH o Potencial de hidrógeno, es una escala de acidez o alcalinidad de las disolución es acuosas, va del 0 al 14. Donde 0 es lo más ácido y 14 lo más alcalino, en ella medimos la cantidad de iones hidrógeno o hidroxilos en una sustancia.
En odontología este fenómeno tiene relación con algunos de los materiales que se utilizan para los procesos de adhesión como el ácido grabador, también en los procesos de generación de dentina secundaria mediante materiales de alta alcalinidad como el hidróxido de calcio.
Biomateriales dentales
De manera general los materiales que existen en la naturaleza son 5 tipos cada uno tiene características especiales que se dan en principio por el tipo de enlace entre sus átomos. Existen Metales, Polímeros, Cerámicos, Compuestos y Semiconductores. De estos tipos en odontología se usan todos excepto el último.
Estos materiales se han clasificado por su aplicación en la disciplina en:
- Materiales de impresión: todos aquellos para obtener una reproducción de las estructuras orales, entre ellos se encuentran el alginato, el yeso, la cera, los hules y silicones, entre otros
- Materiales de Restauración: todos aquellos materiales que se colocan en las estructuras dentales de forma directa para cubrir una función especifica: base, forro, recubrimiento, o restauración final. Estos serán escritos a continuación porque son motivo de estudio en el módulo de Prevención en Estomatología.
- Materiales Protésicos: son aquellos materiales que se usan para crear estructuras dentales que sustituyen partes faltantes en el sistema.
En la manipulación de todos los materiales de uso odontológico es muy importante utilizar el equipo e instrumental correcto, para asegurarnos de facilitar el trabajo que se realiza clínicamente. En el siguiente video encontraras orientación para que elijas de acuerdo a las características del trabajo deseado.
Elección de la espátula para cementos
La espátula correcta permite la distribución y homogenización del material, evita el desperdicio y facilita la manipulación.
Amalgama
Uno de los materiales de restauración mas antiguos es la amalgama, este término se aplica a cualquier mezcla de metales en la que se incluye el mercurio. La preparación considerada para ser restaurada con este material requiere una profundidad mínima de 3mm ya que al ser un material metálico es capaz de transferir cargas eléctricas y térmicas, por lo que es necesario colocar una base aislante de algún cemento odontológico.
Este material se rige bajo la norma 1 de la ADA la reacción metalográfica se lleva a cabo por cristalización y se da en diferentes fases. Clinicamente pueden reconocerse el siguiente video te ayudará a reconocerlas.
Técnica de manipulación
Técnica de manipulación
Material de apoyo y consulta
https://www.jstage.jst.go.jp/article/dmj/26/4/26_4_582/_pdf/-char/en
Evaluación de la unidad, contesta el siguiente cuestionario puedes entrar a el las veces que sea necesario, el objetivo es que refuerces lo que no quede claro.