Trabajos y Notas

Se considera como un requisito esencial para las restauraciones dentarias el lograr un sellado marginal adecuado para evitar el ingreso de elementos irritantes y potencialmente agresivos al complejo dentino pulpar.

Muchas veces ese sellado no se logra y aparecen situaciones indeseadas que limitan la vida útil de la restauración pero lo que es más importante, generan daño a las estructuras dentarias.

Las razones por las que no se logra o se pierde ese sellado son varias pero sin dudas la situación que más fácilmente puede generar brecha marginal y por lo tanto filtración, es la contracción de los materiales resinosos cuando no es bien controlada. Es bien sabido que toda resina en uso actualmente, trae asociada al polimerizar una reducción volumétrica

La contracción de polimerización (CP) "es la consecuencia del reordenamiento molecular en un espacio menor al requerido en la fase líquida" (Bausch). 

El pasaje de monómeros (fase líquida) a polímero (fase sólida) implica un reordenamiento espacial de las moléculas que constituyen esa matriz de resina. Ese reordenamiento trae consigo una reducción de volumen del material, es decir una contracción que se produce en el intento de esas moléculas o monómeros de "acercarse" los unos a los otros para unirse.
La reducción volumétrica de estos materiales es de aproximadamente del 2 al 7% de su volumen total. Esta cifra, que parece pequeña, puede generar una brecha marginal lo suficientemente importante que haga peligrar la restauración y la integridad del diente.
Por lo tanto, con el empleo de estos materiales resinosos se hace imprescindible comprender y controlar la CP. 

Figs.1 : Restauración de resina compuesta con filtración marginal y caries subyacente. 


Consideraciones básicas sobre el proceso de fotopolimerización:

El proceso de polimerización utilizado por las resinas compuestas se lleva a cabo por medio de una reacción de adición de radicales libres. El monómero contiene por lo menos un grupo acrílico (o grupo con doble enlace de carbono) que puede participar en la reacción de polimerización. Con dos o más sitios activos en la molécula de monómero puede ocurrir un enlace cruzado, dando como resultado un material de mayor módulo de elasticidad (más rígido) y termofijo, es decir una resina. 

La molécula más comúnmente empleada a manera de monómero en la matriz de las resinas compuestas odontológicas, es la de bis-GMA o molécula de Bowen, que consta de dos grupos acrilatos combinados con grupos bencénicos. Cada grupo acrilato dispone de un grupo vinilo con un doble enlace carbono - carbono. O sea que se dispondrán de dos doble enlaces por molécula de bis-GMA, lo que permitirá que se formen enlaces cruzados entre los monómeros.

La molécula de bis-GMA posee un tamaño molecular relativamente grande lo que la capacita para su uso como matriz de estos materiales: poca volatilidad, contracción relativamente baja, endurecimiento rápido y la posibilidad de poder generar un polímero rígido y resistente. Para lograr una adecuada viscosidad de la resina, de forma tal que se pueda incorporar y aglutinar material de relleno, se agregan diluyentes. Los más habituales son el DEGMA y TEGDMA. Una fórmula clásica es 75 % de bis-GMA y 25% de TEGDMA.

Con la incorporación en bajas concentraciones de agentes químicos requeridos para la activación e iniciación de la polimerización se completa la fase orgánica o matriz de un composite.

Cinemática de la contracción de polimerización:
Las moléculas de la matriz de una resina compuesta (monómeros) se encuentran antes de polimerizar alejadas las unas a las otras por una distancia promedio de 4 nm (distancia de unión secundaria). Al polimerizar y establecer uniones covalentes entre sí, esa distancia se ha reducido a 1.5 nm (distancia de unión covalente). Ese "acercamiento" o reordenamiento espacial de los monómeros es el que provocará la reducción volumétrica del material. (Figs. 4 a 6).

Figura  4	Figura  5
Figura  6

Figs. 4 a 6: Esquema que explica el reordenamiento de las moléculas (monómeros) de la matriz orgánica de los composites al momento de polimerizar. De una distancia promedio de 4 nm (distancia de unión secundaria) entre cada molécula se pasa a una de 1.5 (distancia de enlace covalente).

Habrá que entender a la contracción de las resinas como un proceso complejo en el cual se generan fuerzas internas en la estructura del material que se transforman en tensiones cuando el material está relacionado a una superficie (pared cavitaria) pudiendo quedar como tensiones residuales finalizado el proceso de polimerización. 

La CP continúa entonces una vez retirada la luz de curado y alcanza su máximo a la hora, ocurriendo el 75% en los primeros 10 minutos.

Las tensiones que se producen durante la etapa pre gel , o la etapa de la polimerización donde el material puede aún fluir, pueden en gran medida ser disipadas con esa deformación o flujo del material. Pero alcanzado el punto de gelación, el material no fluye y las tensiones en su intento de disiparse podrán generar una deformación externa del material sin afectar la interfase adhesiva (si existieran superficies "de escape" suficientes, superficies donde el material no esté adherido), brechas o separaciones del tejido dentario (si no existieran superficies de escape suficientes y si la adhesión en alguna superficie no es del todo adecuada), deformación dentaria o fractura cohesiva del material (si la adhesión diente - restauración es buena y se repiten las condiciones del caso anterior).

Se considera entonces a la contracción que se produce en la etapa de post gel donde el material ya es un sólido rígido sin posibilidades de fluir como un factor de gran significancia clínica. 

La magnitud de estas tensiones (y la probabilidad de generar los efectos indeseados recién explicados) tendrá que ver con la contracción total del material, su módulo de elasticidad, su tasa de conversión y la capacidad de la resina de poder relajar las tensiones con su flujo (a su vez relacionado con la duración de la etapa de pre gel del proceso de polimerización y con la configuración cavitaria , factor C).

Es evidente que la CP limitará el uso de estos materiales y exigirá del práctico general la realización de diversas maniobras clínicas tendientes a disminuir esta problemática (se recomienda leer el trabajo Odontología Restauradora y Salud Pulpar de este mismo portal donde se amplían estos conceptos).

Nuevos materiales:
Se han desarrollado nuevos materiales resinosos compuestos que modifican su matriz orgánica (responsable de la contracción de polimerización) a los fines de disminuir el problema de la CP.

Composites que contienen monómeros tales como los espiroortocarbonos (EOCs) fueron presentados hacia fines de los ´70 pero no exitosamente comercializados. Hacia 1992 Stansbury desarrolló EOCs combinados con dimetacrilatos que posilitaban polimerización por adición de radicales libres. Los EOCs posibilitan , mediante una doble apertura de anillos, una expansión de volumen que compensa la reducción de la polimerización.

En paralelo, Byerley y otros sintetizaron EOCs y los combinaron con resinas epóxicas (oxiranos). Aquí existe una reacción de apertura de cuatro anillos que se produce sobre un anhídrido generándose una expansión volumétrica de la resina al polimerizar. Estos sistemas no han podido superar algunos problemas que los posibilitan como materiales de inserción directa clinicamente aceptables, como la rapidez de la reacción y la temperatura que la misma necesita para producirse en su totalidad así como la capacidad de generar suficiente aperturas de anillos para compensar la contracción de polimerización sin alterar el grado de polimerización total.

Más recientemente, en 1999 Krenkel y otros demostraron que un sistema experimental que contiene un monómero expandible (EOCs) combinado con un monómero diepóxico y un polyol (PTHF) reducía la contracción de polimerización sustancialmente cuando se lo comparaba con un composite convencional (Z100). 

Existe alguna evidencia que sugiere que esta combinación epoxi/polyol/EOCs genera una polimerización total menor que los sistemas convencionales de dimetacrilatos y eso podría explicar la menor generación de tensiones y CP observada. Aunque otras investigaciones recientes muestran una reducción de aprox. un 50% de la CP de los composites convencionales sin detrimento de la rigidez y resistencia aunque con mayor absorción de agua por la naturaleza hidrofílica de los polyoles. 

Desarrollos similares han realizado ESPE (moléculas de oxirano, con una base de siloxano) y 3M (monómeros de oxirano con agregado de polyol, pTHF). Aquí también se cree que la reducción de la CP tiene que ver con la apertura de anillos de los oxiranos. Se genera además muy baja tensión de polimerización (1 MPa ) contra aproximadamente 10 de un composite convencional. Esto se cree tiene que ver con su baja velocidad y menor tasa de conversión. Pero como la reacción (al igual que los otros sistemas) es catiónica, depende de la temperatura y la reactividad del material y la generación de tensiones aumentan al ser testeados a 37 grados. Quedarían por mejorarse algunos aspectos del material para que puedan comenzarse los test clínicos.

Otros caminos para disminuir la CP modificando la matriz orgánica son:
- Oligómeros di y multi funcionales sintetizados mediante la reacción de acrilatos y formalaldehídos (Stansbury, Dickens y Lui, 1995).
- Apertura de anillos de EOCs insaturados o vinilciclopropanos (VCP) (Miyazaki y otros, 1997).
- Agregado de polímero de goma de polibutadieno de 20 micrones en una matriz de composite convencional, que actúa como un absorbente de tensiones y reduce la CP hasta el 25% (Lee, 1999).
- Aumento del porcentaje de relleno: algunos estudios emplearon monómeros de cristal líquido (Rawls, 1997 y Norling, 1999).
- Reemplazo parcial del bis-GMA/TEGDMA por un metacrilato derivado del MSAA (Culbertson, Ton y Wan, 1997).
- Síntesis de nuevos dimetacrilatos que se basan en el bis-GMA, modificándola al reaccionar moléculas diversas con sus grupos hidróxilos.

También se han sintetizado nuevos monómeros que inicialmente pretendían mejorar las propiedades de la matriz, como grado de conversión y propiedades mecánicas, y que además lograron disminuir la CP. Dentro de estos desarrollos encontramos a los ORMOCERes.

ORMOCERes

El término ORMOCER deriva de la abreviación de las siglas en inglés " Organically Modified Ceramic".

En estos materiales se reemplaza la matriz de bis-GMA/TEGDMA por otra donde copolimerizan monómeros inorgánicos con orgánicos. La fracción cerámica de relleno es similar a cualquier otra resina compuesta.

En la síntesis de la molécula (o monómero) se obtiene primero una columna o esqueleto sintetizando un polímero inorgánico (polisiloxano, alkoxisilano) mediante un proceso sol-gel que polimeriza moléculas o monómeros de tetraóxido de silicio (SiO4, monómeros inorgánicos cerámicos). A esta columna se le agregan grupos orgánicos (dimetacrilatos, con capacidad de polimerizar por adición de radicales libres). El glicerín 1.3 dimetacrilato es uno de los más habituales. Se obtiene así la molécula de ORMOCER. (figs. 7 a 9).

La matriz del material se completa al agregar bis-GMA disperso que mejora la fluidez del sistema.

Figs. 7 a 9: Esquema de una molécula de ORMOCER: el esquelto inorgánico o columna de la molécula (polímero inorgánico de moléculas de SiO4) es reaccionado con dimetacrilatos (glicerín 1.3 dimetacrilato), obteniéndose una nueva molécula, parte cerámica, parte orgánica.

La matriz resulta ser entonces ser cerámica y orgánica, ya no solamente orgánica como en los composites convencionales (ya que las moléculas que forman la matriz de un ORMOCER son a su vez copolímeros cerámico / orgánicos). Estas moléculas de ORMOCER son de 1000 a 2000 veces más grandes o de mayor peso molecular que las moléculas de bis-GMA lo que disminuye el porcentaje de contracción final de la matriz (el tamaño o peso molecular de los monómeros condiciona su contracción de polimerización; a mayor peso molecular menor contracción). 

Figs. 10 y 11: Esquema que compara la contracción en una matriz de un composite convencional con moléculas de bis-GMA y un ORMOCER. Nótese que el tamaño de las moléculas de ORMOCER, al ser mayor, determina una contracción final menor de la matriz.

Otra ventaja de este sistema es la formación de 100% de doble enlaces por tratarse de moléculas con más sitios activos capaces de generar uniones covalentes. Esto se traduce en mejoras en aspectos mecánicos y biológicos ya que no quedarán monómeros libres.

Estos materiales no son exclusivos de la Odontología sino que son utilizados en muchas aplicaciones en la industria. Fueron desarrollados originalmente en Alemania por el Instituto Fraunhofer.

(Los composites odontológicos basados en ORMOCER son comercialmente conocidos como ADMIRA y son fabricados por VOCO GmbH de Alemania.)


BIBLIOGRAFIA:
1. Feilzer, AJ, De Gee AJ, Davidson CL (1987)." Setting stress in composite restorations in relation to the configuration of the restoration" J .Dent. Res. 66:1636 - 1639. 
2. Macchi, R. et al. (2000) "Materiales Dentales" 3º edición. Editorial Médica Panamericana. B.Aires
3. Braun, Ingo (2002) "Ormoceres" - Comunicación personal. VOCO GmbH, Cuxhaven - Alemania.
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5. Watts, David. (1996)." The Structural Scope of Biomaterials as Amalgam Alternatives". Proceedings of conferences Academy of Dental Materials. Munich. Alemania. Volume 9. 
6. Dietschi D, Krejci I (2001) "Adhesives Restorations in Posterior Teeth: Rationale for the application of Direct Techniques". Management Alternatives for the Carious Lesion. Proceedings from the International Symposium. Charleston. EE UU. Operative Dentistry Supplement 6. Theme 4. 191 -197.
7. Ferracane JL (2001) "Nuevos Polímeros para Restauraciones Dentales". Management Alternatives for the Carious Lesion. Proceedings from the International Symposium. Charleston. EE UU. Operative Dentistry Supplement 6. Theme 4. 199 -209.

Dr. Alejandro Bertoldi Hepburn
alejandrohepburn@yahoo.com.ar