Nanotecnología aplicada a la odontología restauradora (página 2)

Fig. 4. Esquema gráfico que ilustra
la Nanoescala.

Fig. 5. Microfotografía de
partículas bajo Microscopía Electrónica de Barrido (Imagen

perteneciente al Dr. Mei Gao, CSIRO Ciencia
Molecular).

En teoría,
la nanotecnología puede utilizarse para lograr
que los productos sean
más ligeros, más fuertes, más accesibles y
más exactos. Si este tipo de material se usara para
fabricar un avión, éste podría pesar 50
veces menos y ser igual de resistente.

A partir de aquí las investigaciones
en el campo de la odontología se empezaron a desarrollar
enfocados básicamente a los materiales
empleados en la operatoria dental es así que esta fue la
especialidad más beneficiada con las bondades de la
nanotecnología.

Los resultados de este impulso, se vieron posteriormente
reflejados con la aparición de sistemas
adhesivos y resinas compuestas que contaban con
nanopartículas incorporadas dentro de su
composición.

Resinas
compuestas

Desde los albores del desarrollo de
las Resinas Compuestas, estos materiales experimentaron diversas
modificaciones en busca de que posean óptimas propiedades
mecánicas, estéticas y que sean biocompatibles,
además se trató de que pudiesen emplearse tanto
para dientes anteriores como para los posteriores, este hecho fue
una gran limitante .

Para comprender el vertiginoso desarrollo de las Resinas
Compuestas y su desempeño clínico, recordaremos la
clasificación tradicional que tenemos de ellas de acuerdo
al tamaño de sus partículas, siendo las primeras en
aparecer las Resinas de Macropartículas y las de
Nanopartículas recientemente.

Fig. 6. Clasificación de las Resinas
Compuestas propuesta de acuerdo al tamaño de sus
partículas, también se aprecian
características del tipo de relleno, su tamaño
promedio y algunas marcas
comerciales (Modificado de: Restauraciones anteriores
directas imperceptibles con resinas compuestas. Vargas, Marcos A.
En: Henostroza Haro, Gilberto, editor. Estética en odontología
restauradora.1ra ed. Madrid;
Ripano; 2006. Capítulo 8, p. 223).

Dentro de las características de las resinas de
macropartículas, encontramos que presentaban deficiencias
relacionadas con su rugosidad superficial y dificultad de
pulimento, esto debido a la pérdida de la carga
inorgánica (partículas) de la matriz
resinosa, acelerando el desgaste de la misma. Después de
pulidos y de cierto tiempo de uso
en la cavidad bucal, se tornaban ásperos por la
desintegración de la matriz orgánica lo que
facilitaba el manchado prematuro y el cambio de
color.

Además poseían alta carga de relleno (68% a
80%), resistencia a la
fractura por lo cual su uso se limitó al sector posterior.
Actualmente han quedado en desuso.

Fig. 7. Ejemplos de resinas compuestas de
macropartículas (Imagen

perteneciente a Juan A. Fernández
Tarazona).

Las resinas de Micropartículas surgieron como respuesta
a las desventajas que tenían las resinas de
macropartículas sobre todo al pobre poder de
pulimento. Los fabricantes agregaron rellenos más
pequeños, más redondeados, blandos y con una
distribución de tamaños más
apropiada, que permiten agregar un porcentaje mayor de relleno
por unidad de volumen,
mejorando las características de manipulación,
superficie acabada más lisa, terminado más
rápido y buena estabilidad de color.

Dentro de sus limitaciones se hallaban la baja resistencia a
la fractura, alto coeficiente de expansión térmica,
baja resistencia a la tracción, alta capacidad de
deformación, la mayoría no eran radiopacas y alta
contracción de polimerización. Su uso se
limitó al sector anterior.

Fig. 8. Resinas compuestas de
micropartículas de algunas marcas comerciales
(Imagen

perteneciente a Juan A. Fernández
Tarazona).

Frente a los problemas que
presentaban los tipos de resina compuestas antes mencionadas
aunadas a una tendencia clínica de tratar el sector
anterior con un tipo de resina y el sector posterior con otra,
surgieron las resinas compuestas híbridas o
¨universales¨, estas estaban constituidas por una mezcla
de rellenos de diferentes tamaños, que ofrecían las
bondades tanto de las macropartículas como de las
micropartículas. Sin embargo, este material sufre la
desintegración química
característica entre las interfaces, la matriz, el
macrorellenador. De la misma manera, la superficie de la
obturación se torna áspera con el tiempo por el
desgaste de la resina o de matriz orgánica, a pesar de que
se utilicen buenas técnicas
de acabado. Pero por la versatilidad clínica que ofrecen
se consideran hasta hoy en día como el material compuesto
más próximo a lo ideal.

Fig. 9. Resinas compuestas híbridas
de diferentes marcas comerciales (Imagen

perteneciente a Juan A. Fernández
Tarazona).

Hemos visto pues, que la búsqueda de la resina
compuesta ideal fue el principal motivo para que desarrollaran
tanto estos materiales, siendo conseguidos parcialmente con la
inclusión de las resinas híbridas, pero como no
todo en la vida es perfecto, esta presentaba problemas inherentes
a su composición.

Resinas de
nanorelleno

Recientemente la nanotecnología ha hecho posible
reducir aún más el tamaño de las
partículas de relleno, hasta alcanzar dimensiones
nanométricas. El primer material de este tipo fue
presentado a la profesión en 2002, por la firma 3M-ESPE,
con el nombre de Filtek Supreme, hoy Filtek Supreme Plus
(actualmente Filtek Supreme XT), caracterizado por incluir una
combinación de partículas de zirconio,
sílice silanizada y partículas aglomeradas de
zirconio.

Fig. 10. Resina compuesta de nanorelleno
Filtek Supreme Plus.

Este tipo de resina compuesta se caracteriza por poseer dos
estructuras
importantes. Las primeras son nanopartículas o
nanómeros que presentan una dimensión de
aproximadamente 25 a 75nm y la segunda los "nanoclusters" de
aproximadamente 0,4 a 1,4 um, estos nanoclusters son una suerte
de racimos de uvas compuestos de las mismas nanopartículas
aglomeradas o nanoagregadas. A diferencia de las densas
partículas de relleno de los híbridos, estos
nanoclústeres son porosos y permiten que la matriz de
resina del composite rellene los espacios presentes dentro y
entre los clústeres.

Fig. 11. Microscopías
Electrónicas de Barrido que ilustran, arriba: la
composición genérica de la resina de nanorelleno
Filtek Supreme XT, a la izquierda se observan los
nanómeros o nanopartículas (25 a 75nm) y al a
derecha se aprecia un nanoclúster (0,4 y 1,4um) con su
típica forma de racimo de uvas. (MEB de Filtek Supreme XT
perteneciente al Prof. Dr. Jorge Perdigao)

Fig. 12. Microscopía
Electrónica de Barrido a un nanoclúster con mayor
aumento, se observa con más claridad

la morfología
que posee similar a un racimo de uvas, compuesta por
nanómeros (MEB de

Filtek Supreme XT perteneciente al Prof. Dr.
Jorge Perdigao).

Los objetivos que
se persiguen al incorporar las nanopartículas en los
composites son: mejorar las propiedades mecánicas y
estéticas, por ejemplo, resistencia a la abrasión,
mejorar la lisura superficial y permitir mejor terminado,
incorporar más componente cerámico, disminuir la
cantidad de resina en la fórmula del composite, y con
ello, disminuir la contracción de polimerización
volumétrica (CPV) del mismo. Al poseer un composite
más carga cerámica, disminuye su porcentaje de
contracción.

Fig. 13. Esquema que ilustra el proceso de
manufacturación de las nanopartículas y
nanoclústeres, para su posterior inclusión en la
matriz de la resina compuesta (3M ESPE Dental Products).

El "efecto racimo
de uvas"

Es útil establecer una analogía entre los
nanoclústeres y los racimos de uvas. En ausencia de una
fuerza
externa, las partículas individuales de un
nanoclúster permanecen juntas, igual que lo que
haría un racimo de uvas. Como tal, los
nanoclústeres se comportan como partículas grandes
con una amplia distribución de tamaño de
partícula para conferirle manejo al composite.

Sin embargo, bajo las fuerzas abrasivas existentes en el
ambiente
intraoral, se desprenden nanopartículas individuales, de
forma semejante a uvas en un racimo. La superficie resultante
después de la abrasión todavía permanece
lisa y es comparable a los microrellenos como evidencian las MEB.
Las partículas de los híbridos y
microhíbrido, en cambio, no pueden subdividirse
más, por lo que bajo la abrasión, se exponen y
desprenden estas partículas grandes, dejando una
superficie rugosa y sin brillo. En la fig. 14, se comparan las
imágenes obtenidas mediante microscopio de
fuerza atómica (AFM) de un microhíbrido
representativo, EsthetX, y un microrrelleno, Filtek A110, antes y
después de 2.000 ciclos de abrasión mediante
cepillo de dientes con las del nanocompósito Filtek
Supreme XT, con nanoclústeres y nanómeros. Tras el
cepillado, la muestra de Filtek
Supreme XT conservó su lisura igual que el microrrelleno
estudiado, mientras que la superficie del microhíbrido se
volvió bastante rugosa. Los estudios sobre
retención del brillo tras un cepillado prolongado durante
2.000 ciclos abrasivos también confirmaron los resultados
anteriormente mencionados (fig. 15).

Fig. 14. Imágenes de
Microscopía Electrónica de Barrido de la superficie
de un compósito restaurador abrasionado por el cepillado
dental. A. Híbrido. B. Microrelleno. C. FSS:
Formulación de Filtek Supreme con Standard de colores de
dentina, cuerpo y esmalte (3M ESPE Dental Products, St. Paul,
Minn.). D. FST: Formulación de Filtek Supreme Translucido
(3M ESPE Dental Products).

Fig. 15. Microscopía de Fuerza
Atómica (MFA) usada para observar la preservación
del brillo

tras un cepillado prolongado durante 2.000
ciclos abrasivos (3M ESPE Dental Products, St. Paul,
Minn.).

En un estudio clínico realizado en la Universidad de
Lovaina se demostró que después de un año,
Filtek Supreme XT muestra una tasa de desgaste comparable a la
del esmalte humano.

Kunzelmann y col. Observaron que las propiedades de desgaste
in vitro del composite con nanorelleno Filtek Supreme XT eran
superiores a las de todos los demás materiales incluidos
en el estudio. Los estudios clínicos indican que Filtek
Supreme XT incluso parece tener propiedades de autopulido. El
brillo es mejor después de un año que en el momento
de la colocación inicial y continúa teniendo buen
aspecto después de dos años.

En esta parte del trabajo cabe
recalcar dos aspectos importantes, el primero de ellos es que al
hacer referencia a las resinas compuestas de nanorelleno nos
hemos enfocado a la resina Filtek Supreme XT de la 3M ESPE porque
es esta firma comercial la única en el mercado que posee
la patente de nanotecnología aplicada a materiales
dentales, esto principalmente se menciona ya que posteriormente
haremos una diferenciación con otros materiales que
aseveran poseer nanotecnología en su
formulación.

El segundo aspecto está relacionado con los cambios de
nombre de la resina compuesta de nanorelleno Filtek Supreme Plus
Restaurador Universal, que esencialmente tienen que ver con las
mejoras realizadas en el producto con
el fin de resolver un problema esencial que era su falta de
precisión en cuanto al color, ya que a un inicio esta
resina no se ajustaba a la guía clásica de colores
VITAPAN. Este problema fue solucionado con el ajuste de color
correspondiente, el resultado de estas mejoras se apreció
en la resina que apareció en el mercado norteamericano y
europeo la resina con las mejoras con el nombre de Filtek Supreme
XT Restaurador Universal que contaba con una gama de 35 colores
divididos entre colores para esmalte, dentina, cuerpo e incisal.
Para el caso particular de Latinoamérica, salió una
versión reducida de esta presentación con 8 colores
básicos con el nombre de Filtek Z350.

Fig. 17. Imágenes que muestran la
clara diferencia en cuanto al color entre Filtek Supreme Plus y
Filtek Supreme XT Restaurador Universal (Imágenes
pertenecientes Dr. Grant Chyz).

Fig. 18. Secuencia fotográfica
clínica de una clase IV
extensa resuelta con Filtek Supreme XT, nótese el
excelente grado de pulido y el biomimetismo entre la
restauración y la pieza dentaria (Fotografías
pertenecientes al Prof. Dr. Marcos A. Vargas).

Fig. 19. Secuencia fotográfica
clínica de una clase I extensa resuelta con Filtek Supreme
XT, nótese el excelente grado de pulido y el biomimetismo
entre la restauración y la pieza dentaria
(Fotografías pertenecientes al Prof. Dr. Javier
Fernández Zubizarreta).

Resinas
nanohíbridas

Este tipo de resinas compuestas ha generado mucha
confusión al tratar de clasificarlas y describir sus
características clínicas, pues difieren francamente
de las resinas de nanorelleno.

Según Vargas, actualmente se viene empleando el
término ¨nanohíbridas¨, que significa la
incorporación de nanopartículas dentro de un
material microhíbrido.

En esencia, todo híbrido que contiene sílice
pirogénico de 0.04um = 40 nanómetros puede
denominarse ¨nanohíbrido¨.

Así que, estos tipos de resinas ciertamente poseen
partículas nanométricas en su composición
inorgánica que oscila entre 20 a 60nm, pero a diferencia
de las de nanorelleno no poseen un nanoclúster que este
formado por nanopartículas a manera de un racimo, en
reemplazo de este tienen un microrelleno promedio de 0.7
micrones. Estas partículas actuarán como soporte
para las nanométricas y otorgan viscosidad al
material, regulan la consistencia, dan el color y la
radiopacidad.

Justamente, las distintas formas de otorgar ese soporte a las
nanopartículas son la diferencia más importante con
respecto a los distintos desarrollos comerciales.

Los aportes clínicos de estos materiales son bastantes
parecidos a los de nanorelleno, pero su falencia radica en lo que
refiere a la pérdida de su partícula de soporte
(microhíbrido) frente a una acción
abrasiva generando un efecto de ¨desplume¨ completo,
alterando la lisura superficial y la conservación del
brillo.

Fig. 20. Microscopías
Electrónicas de Barrido que comparan la resina compuesta
de nanorelleno Filtek Supreme XT con diversas resinas
nanohíbridas donde se destaca la característica del
nanoclúster a diferencia del relleno microhíbrido
que presentan las segundas (MEBs pertenecientes al Prof. Dr.
Jorge Perdigao).

Adhesivos con
nanorelleno

La idea de aplicar carga inorgánica a un adhesivo
partió del criterio de que esto ayudaría a
incrementar su resistencia. Esto surgió como respuesta a
la contracción polimérica del adhesivo que
presentaba muchos problemas de desprendimiento de las paredes
cavitarias y de sensibilidad postoperatoria.

Los primeros adhesivos en incorporar rellenos en su
composición utilizaron partículas hechas de las
mismas resinas compuestas, lo cual les confería un mayor
espesor de película, situación concordante con el
objetivo de
disminuir la contracción de polimerización del
adhesivo. La capa gruesa del adhesivo cumple una segunda función
que es aliviar las tensiones en el momento que se produzca la
contracción de la resina compuesta. La presencia de
relleno en el adhesivo lo transforma en un material compuesto y
así mejora sus propiedades mecánicas.

Fig. 21. Adhesivos con diferente
concentraciones de relleno: Excite (0.5%), One Step Plus (8.5
%),

Optibond Solo Plus y PQ 1 (40%), (Imagen
perteneciente al Prof. Dr. Wilson Garone Filho.)

El incremento de la cantidad de relleno en un adhesivo aumenta
su viscosidad y disminuye su escurrimiento. Si el aumento de
relleno impidiese adaptarse adecuadamente a la superficie de la
dentina acondicionada y, asimismo, penetrar en las fibras
colágenas expuestas no se formara la capa híbrida y
se perderá adhesión y sellado marginal. Por otro
lado, si el relleno no le impidiese penetrar al adhesivo,
entonces, teóricamente la adhesión debería
mejorar puesto que el relleno contribuiría reducir la
contracción de polimerización y a reforzar la capa
híbrida

La incorporación de nanorelleno permite trabajar con
partículas con promedio de 5 nanómetros, a estas
partículas tan diminutas logran penetrar hasta alcanzar la
capa híbrida, además de presentar una menor
contracción de polimerización, y además sus
propiedades mecánicas son superiores respecto a un
adhesivo sin relleno. Pero su espesor de película
más delgado no funciona como amortiguador de la
contracción de polimerización de la resina
compuesta.

Fig. 22. Adhesivos con nanorelleno (Imagen
perteneciente al Prof. Dr. Wilson Garone Filho).

Fig. 22. Esquema y Microscopías
Electrónicas de Barrido correspondiente a un
adhesivo

con nanorelleno (Modificado de: Perfil
técnico de Prime & Bond NT).

Conclusiones

Sin lugar a dudas la nanotecnología ha revolucionado el
campo de los biomateriales dentales, llegando a ofrecernos
sistemas restauradores que se biointegran con los sustratos
dentales. Además debemos destacar que:

• Antes de cualquier procedimiento restaurador, debemos
  discernir claramente el tipo de resina a utilizar ya que
  basado en las referencias dadas en este trabajo en el mercado
  abundan productos que aseveran poseer nanotecnología
  en su formulación, siendo esencialmente un material
  nanohíbrido que pese a su similitud estructural con
  una resina de nanorelleno, no posee el mismo desempeño
  clínico.

• La mayor ventaja de los nanorellenos es la
  conservación de su regularidad superficial y la
  conservación del pulido, como demuestran los estudios
  con ciclado abrasivo por cepillado dental.

• Algunos estudios independientes han demostrado que en lo
  referente al pulido, este incrementa con sucesivos
  tratamientos de pulido.

• Poseen una fácil manipulación por no pegarse
  a los instrumentos.

• Está completamente comprobada su versatilidad tanto
  en el sector anterior como posterior, ello debido a sus
  propiedades mecánicas y estéticas que le
  confieren las nanopartículas.

• En lo referente a los adhesivos con nanorelleno, estos
  ofrecen una menor contracción de polimerización
  a diferencia de los convencionales sin relleno.

• Estos adhesivos actúan como una capa amortiguadora
  de las resinas compuestas durante su contracción de
  polimerización volumétrica.

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Autor:

Juan Augusto Fernández Tarazona

Juan Augusto Fernández Tarazona

Miembro Internacional de la AORYB -G, Guayas
– Ecuador.

Miembro del Centro de Estudios
Odontológicos, Lima – Perú.

Miembro de A.V.E.O, Valencia – España.

Miembro de A.N.E.O, Madrid –
España.

Ayudante de la Cátedra de Anatomía Dental y
Fisiología de

la Oclusión en la E.A.P de
Odontología de la Universidad

Privada de Huánuco, Huánuco –
Perú.

Alumno de 4to año de la E .A .P de
Odontología de la

Universidad Privada de Huánuco,
Huánuco – Perú.