Un cemento de ionómero de vidrio ( GIC ) es un material de restauración dental que se utiliza en odontología como material de obturación y cemento de cementación , [1] incluso para la fijación de brackets de ortodoncia . [2] Los cementos de ionómero de vidrio se basan en la reacción de polvo de vidrio de silicato (vidrio de calcio- aluminio -fluorosilicato [3] ) y ácido poliacrílico , un ionómero . Ocasionalmente se usa agua en lugar de un ácido, [2] alterando las propiedades del material y sus usos. [4]Esta reacción produce un cemento en polvo de partículas de vidrio rodeado por una matriz de elementos de fluoruro y se conoce químicamente como polialquenoato de vidrio. [5] Existen otras formas de reacciones similares que pueden tener lugar, por ejemplo, cuando se usa una solución acuosa de copolímero acrílico / itacónico con ácido tartárico , esto da como resultado un ionómero de vidrio en forma líquida. También se puede usar una solución acuosa de polímero de ácido maleico o copolímero maleico / acrílico con ácido tartárico para formar un ionómero de vidrio en forma líquida. El ácido tartárico juega un papel importante en el control de las características de fraguado del material. [5] híbridos basados ionómero de vidrio incorporan otro material dental , por ejemplo resina de vidrio modificado con ionómero de cementos (CIV-RM) y compómeros (o compuestos modificados). [5]
La dispersión de neutrones no destructiva ha demostrado que las reacciones de ajuste de GIC no son monótonas, con una eventual tenacidad a la fractura dictada por la cohesión atómica cambiante, las configuraciones interfaciales fluctuantes y la dinámica de los terahercios interfaciales (THz). [6]
Fondo
El cemento de ionómero de vidrio se utiliza principalmente en la prevención de la caries dental . Este material dental tiene buenas propiedades de unión adhesiva a la estructura del diente, [7] lo que le permite formar un sello hermético entre las estructuras internas del diente y el entorno circundante. La caries dental es causada por la producción bacteriana de ácido durante sus acciones metabólicas. El ácido producido a partir de este metabolismo da como resultado la degradación del esmalte dental y las estructuras internas posteriores del diente, si la enfermedad no es intervenida por un dentista, o si la lesión cariosa no se detiene y / o el esmalte se remineraliza por sí solo. . Los cementos de ionómero de vidrio actúan como selladores cuando se producen hoyos y fisuras en el diente y liberan flúor para evitar una mayor desmineralización del esmalte y promover la remineralización . El fluoruro también puede obstaculizar el crecimiento bacteriano al inhibir su metabolismo de los azúcares ingeridos en la dieta. Lo hace inhibiendo varias enzimas metabólicas dentro de las bacterias. Esto conduce a una reducción del ácido producido durante la digestión de los alimentos por parte de las bacterias, lo que evita una nueva caída del pH y, por lo tanto, previene la caries.
La aplicación de selladores de ionómero de vidrio a las superficies oclusales de los dientes posteriores reduce la caries dental en comparación con no utilizar selladores en absoluto. [8] [ necesita actualización ] Existe evidencia de que cuando se usan selladores, solo el 6% de las personas desarrollan caries en un período de 2 años, en comparación con el 40% de las personas que no usan un sellador. [8] Sin embargo, se recomienda que el uso de barniz de flúor junto con selladores de ionómero de vidrio se aplique en la práctica para reducir aún más el riesgo de caries dental secundaria. [9]
Ionómeros de vidrio modificados con resina
La adición de resina a los ionómeros de vidrio los mejora significativamente, permitiendo que se mezclen y coloquen más fácilmente. [3] Los ionómeros de vidrio modificados con resina permiten una liberación de fluoruro igual o mayor y hay evidencia de mayor retención, mayor resistencia y menor solubilidad. [3] Los ionómeros de vidrio a base de resina tienen dos reacciones de fraguado: un fraguado ácido-base y una polimerización por radicales libres . La polimerización por radicales libres es el modo predominante de fraguado, ya que ocurre más rápidamente que el modo ácido-base. Solo el material correctamente activado por la luz se curará de manera óptima . La presencia de resina protege al cemento de la contaminación por agua. Debido a la reducción del tiempo de trabajo, se recomienda que la colocación y el modelado del material se produzcan lo antes posible después de la mezcla. [5]
Historia
Los selladores dentales se introdujeron por primera vez como parte del programa preventivo, a fines de la década de 1960, en respuesta al aumento de casos de fosas y fisuras en las superficies oclusales debido a caries. [8] Esto llevó a que los cementos de ionómero de vidrio fueran introducidos en 1972 por Wilson y Kent como un derivado de los cementos de silicato y los cementos de policarboxilato. [5] Los cementos de ionómero de vidrio incorporaron las propiedades de liberación de fluoruro de los cementos de silicato con las cualidades adhesivas de los cementos de policarboxilato. [4] Esta incorporación permitió que el material fuera más fuerte, menos soluble y más translúcido (y por tanto más estético) que sus predecesores. [5]
Inicialmente, los cementos de ionómero de vidrio estaban destinados a ser utilizados para la restauración estética de dientes anteriores y se recomendaron para restaurar preparaciones de cavidades de Clase III y Clase V. [7] Ahora ha habido más desarrollos en la composición del material para mejorar las propiedades. Por ejemplo, se favorece la adición de partículas de metal o resina al sellador debido al mayor tiempo de trabajo y al material menos sensible a la humedad durante el fraguado. [7]
Cuando se utilizaron por primera vez los cementos de ionómero de vidrio, se utilizaron principalmente para la restauración de lesiones por abrasión / erosión y como agente de cementación para reconstrucciones de coronas y puentes . Sin embargo, esto ahora se ha extendido a restauraciones oclusales en dentición decidua, restauración de lesiones proximales y bases y revestimientos de cavidades. [4] Esto es posible gracias a las cada vez más nuevas formulaciones de cementos de ionómero de vidrio.
Uno de los primeros GIC comercialmente exitosos, que empleaba vidrio G338 y fue desarrollado por Wilson y Kent, sirvió como material de restauración sin carga. Sin embargo, este vidrio resultó en un cemento demasiado quebradizo para su uso en aplicaciones de carga como en los molares. Se ha demostrado que las propiedades de G338 están relacionadas con su composición de fases, específicamente la interacción entre sus tres fases amorfas Ca / Na-Al-Si-O, Ca-Al-F y Ca-POF, caracterizadas por ensayos mecánicos, diferencial calorimetría de barrido (DSC) y difracción de rayos X (XRD), [10] así como modelado químico cuántico y simulaciones de dinámica molecular ab initio . [11]
Ionómero de vidrio versus selladores a base de resina
Cuando se comparan los dos selladores dentales , siempre ha existido una contradicción en cuanto a qué materiales son más eficaces en la reducción de caries. Por lo tanto, existen reclamos contra la sustitución de los selladores a base de resina, el estándar de oro actual, por ionómero de vidrio. [12] [13] [14]
Ventajas
Se cree que los selladores de ionómero de vidrio previenen la caries a través de una liberación constante de fluoruro durante un período prolongado y las fisuras son más resistentes a la desmineralización, incluso después de la pérdida visible del material sellador, [8] sin embargo, una revisión sistémica no encontró diferencias en el desarrollo de caries cuando Los GIC se utilizaron como material de sellado de fisuras en comparación con los selladores a base de resina convencionales, además, tiene menos retención en la estructura del diente que los selladores a base de resina. [15]
Estos selladores tienen propiedades hidrófilas, lo que les permite ser una alternativa a la resina hidrófoba en la cavidad bucal generalmente húmeda. Los selladores a base de resina se destruyen fácilmente por la contaminación de la saliva.
Los cementos de ionómero de vidrio químicamente curables se consideran seguros contra reacciones alérgicas, pero se han informado algunos con materiales a base de resina. Sin embargo, las reacciones alérgicas rara vez se asocian con ambos selladores. [8]
Desventajas
La principal desventaja de los selladores o cementos de ionómero de vidrio ha sido la retención inadecuada o simplemente la falta de resistencia, tenacidad y resistencia al desgaste limitada. [16] Por ejemplo, debido a su baja tasa de retención, son necesarias retiradas periódicas, incluso después de 6 meses, para eventualmente reemplazar el sellador perdido. [8] [17] Se han utilizado diferentes métodos para abordar las deficiencias físicas de los cementos de ionómero de vidrio, como el fotopolimerización (polimerización), [18] [19] o la adición de zirconia, hidroxiapatita, N-vinilpirrolidona, N-vinil caprolactama y fluoroapatita para reforzar los cementos de ionómero de vidrio. [20]
Aplicaciones clínicas
Los ionómeros de vidrio se utilizan con frecuencia debido a las propiedades versátiles que contienen y la relativa facilidad con la que se pueden utilizar. Antes de los procedimientos, los materiales de inicio para los ionómeros de vidrio se suministran como polvo y líquido o como polvo mezclado con agua. Se puede proporcionar una forma mixta de estos materiales en forma encapsulada. [21]
La preparación del material debe implicar seguir las instrucciones de fabricación. Puede usarse una almohadilla de papel o una placa de vidrio seca fría para mezclar las materias primas, aunque es importante tener en cuenta que el uso de la placa de vidrio retardará la reacción y, por lo tanto, aumentará el tiempo de trabajo. [22] Las materias primas en forma líquida y en polvo no deben dispensarse sobre la superficie elegida hasta que la mezcla sea requerida en el procedimiento clínico para el que se está utilizando el ionómero de vidrio, ya que una exposición prolongada a la atmósfera podría interferir con la proporción de sustancias químicas. en el líquido. En la etapa de mezcla, se debe utilizar una espátula para incorporar rápidamente el polvo al líquido durante un período de 45 a 60 segundos, según las instrucciones de fabricación y los productos individuales. [23]
Una vez mezclados para formar una pasta, se produce una reacción ácido-base que permite que el complejo de ionómero de vidrio fragüe durante un cierto período de tiempo y esta reacción implica cuatro etapas superpuestas:
- Disolución
- Solidificación
- Endurecimiento (3 a 6 min)
- Maduración (24 h - 1 año)
Es importante tener en cuenta que los ionómeros de vidrio tienen un tiempo de fraguado prolongado y necesitan protección del entorno oral para minimizar la interferencia con la disolución y evitar la contaminación. [24]
El tipo de aplicación de los ionómeros de vidrio depende de la consistencia del cemento, ya que los diferentes niveles de viscosidad, desde muy alta a baja viscosidad, pueden determinar si el cemento se utiliza como agentes de fijación, adhesivos para brackets de ortodoncia, selladores de fosas y fisuras, revestimientos y bases, reconstrucciones o restauraciones intermedias. [22]
Usos clínicos
Los diferentes usos clínicos de los compuestos de ionómero de vidrio como materiales de restauración incluyen;
- Cermets , que son esencialmente cementos de ionómero de vidrio reforzados con metal, que se utilizan para ayudar a restaurar la pérdida de dientes como resultado de caries o caries en las superficies de los dientes cerca del margen gingival , o las raíces de los dientes, aunque los cermets se pueden incorporar en otros sitios en varios dientes, dependiendo de la función requerida. Mantienen la adhesión al esmalte y la dentina y tienen una reacción de fraguado idéntica a otros ionómeros de vidrio. El desarrollo de cermet es un intento de mejorar las propiedades mecánicas de los ionómeros de vidrio, particularmente la fragilidad y la resistencia a la abrasión mediante la incorporación de metales como plata, estaño, oro y titanio. El uso de estos materiales con ionómeros de vidrio parece aumentar el valor de la resistencia a la compresión y el límite de fatiga en comparación con el ionómero de vidrio convencional, sin embargo, no hay una diferencia marcada en la resistencia a la flexión y la resistencia al desgaste abrasivo en comparación con los ionómeros de vidrio. [21] [23]
- Tratamiento de la superficie de dentina , que se puede realizar con cementos de ionómero de vidrio ya que el cemento tiene características adhesivas que pueden ser útiles cuando se coloca en cavidades socavadas . Las superficies sobre las que se colocan los ionómeros de cemento de vidrio se prepararían adecuadamente eliminando las proteínas salivales precipitadas, presentes en la saliva, ya que esto reduciría en gran medida la receptividad del cemento de ionómero de vidrio y la superficie de la dentina para la formación de uniones. Se pueden usar varias sustancias diferentes para eliminar este elemento, como el ácido cítrico , sin embargo, la sustancia más efectiva parece ser el ácido poliacrílico , que se aplica a la superficie del diente durante 30 segundos antes de lavarlo. A continuación, se seca el diente para garantizar que la superficie sea receptiva a la formación de uniones, pero se tiene cuidado para garantizar que no se produzca la desecación . [21] [25]
- Técnicas de matriz con ionómeros de vidrio, que se utilizan para ayudar en las restauraciones de la cavidad proximal de los dientes anteriores. Entre los dientes adyacentes a la cavidad, se inserta la matriz, comúnmente antes de cualquier acondicionamiento de la superficie dentinaria. Una vez que se inserta el material en exceso, la matriz se coloca alrededor de la raíz del diente y se mantiene en su lugar con la ayuda de una presión digital firme mientras el material fragua. Una vez fraguada, la matriz se puede quitar con cuidado utilizando una sonda afilada o una excavadora. [21]
- Selladores de fisuras , que implican el uso de ionómeros de vidrio ya que los materiales se pueden mezclar para lograr una cierta consistencia fluida y viscosidad que permite que el cemento se hunda en las fisuras y fosas ubicadas en los dientes posteriores y llene estos espacios que se presentan como un sitio de riesgo de caries. , reduciendo así el riesgo de manifestación de caries. [21] [26]
- Brackets de ortodoncia , que pueden implicar el uso de cementos de ionómero de vidrio como cemento adhesivo que forma fuertes enlaces químicos entre el esmalte y los muchos metales que se utilizan en los brackets de ortodoncia como el acero inoxidable. [25]
- Los barnices de flúor se han combinado con la aplicación de selladores en la prevención de la caries dental. Existe evidencia de certeza baja de que el uso combinado de ambos aumenta la efectividad general en comparación con el uso de barniz de flúor solo. [27] [28]
Química y reacción de fraguado
Todos los GIC contienen un vidrio básico y un polímero líquido ácido , que se endurece mediante una reacción ácido-base. El polímero es un ionómero que contiene una pequeña proporción (entre un 5 y un 10%) de grupos iónicos sustituidos. Estos permiten que se descomponga con ácido y se endurezca clínicamente con facilidad.
La carga de vidrio es generalmente un polvo de fluorosilicato de alumino cálcico , que tras la reacción con un ácido polialquenoico da un residuo de vidrio de polialquenoato de vidrio fijado en una matriz de policarboxilato ionizada .
La reacción de fraguado ácido-base comienza con la mezcla de los componentes. La primera fase de la reacción implica la disolución. El ácido comienza a adherirse a la superficie de las partículas de vidrio, así como al sustrato del diente adyacente, precipitando así sus capas externas pero también neutralizándose a sí mismo. A medida que aumenta el pH de la solución acuosa, el ácido poliacrílico comienza a ionizarse y, cargándose negativamente, establece un gradiente de difusión y ayuda a extraer los cationes del vidrio y la dentina. La alcalinidad también induce a los polímeros a disociarse, aumentando la viscosidad de la solución acuosa.
La segunda fase es la gelificación, donde a medida que el pH continúa aumentando y la concentración de iones en solución aumenta, se alcanza un punto crítico y los poliacrilatos insolubles comienzan a precipitar. Estos polianiones tienen grupos carboxilato mediante los cuales los cationes se unen a ellos, especialmente Ca 2+ en esta fase temprana, ya que es el ion más fácilmente disponible, reticulando en cadenas de poliacrilato de calcio que comienzan a formar una matriz de gel, lo que resulta en el endurecimiento inicial, dentro de cinco minutos. La reticulación, los enlaces H y el entrelazamiento físico de las cadenas son responsables de la gelificación. Durante esta fase, el GIC sigue siendo vulnerable y debe protegerse de la humedad. Si ocurre contaminación, las cadenas se degradarán y el GIC perderá su fuerza y propiedades ópticas. Por el contrario, la deshidratación temprana agrietará el cemento y hará que la superficie sea porosa.
Durante las próximas veinticuatro horas se produce la maduración. Las cadenas de poliacrilato de calcio menos estables son reemplazadas progresivamente por poliacrilato de aluminio, lo que permite que el calcio se una al fluoruro y fosfato y se difunda en el sustrato dental, formando polisales, que se hidratan progresivamente para producir una matriz físicamente más fuerte. [29]
La incorporación de flúor retrasa la reacción aumentando el tiempo de trabajo. Otros factores son la temperatura del cemento y la proporción de polvo a líquido: más polvo o calor acelera la reacción.
Los GIC tienen buenas relaciones adhesivas con los sustratos dentales, se adhieren químicamente de forma única a la dentina y, en menor medida, al esmalte. Durante la disolución inicial, tanto las partículas de vidrio como la estructura de la hidroxiapatita se ven afectadas y, por lo tanto, a medida que el ácido se amortigua, la matriz se vuelve a soldar químicamente en la interfaz en un enlace de polialquenoato de fosfato cálcico. Además, las cadenas de polímero se incorporan en ambos, tejiendo enlaces cruzados, y en la dentina las fibras de colágeno también contribuyen, tanto uniéndose físicamente como uniendo H a los precipitados de sal GIC. También existe una microrretención de las porosidades que se producen en la hidroxiapatita. [30]
Los trabajos que emplean la dispersión de neutrones no destructiva y la espectroscopia de terahercios (THz) han demostrado que el desarrollo de la tenacidad a la fractura de GIC durante el fraguado está relacionado con la dinámica de la interfaz THz, el cambio de la cohesión atómica y la fluctuación de las configuraciones interfaciales. El fraguado de los GIC no es monótono y se caracteriza por características abruptas, incluido un punto de acoplamiento vidrio-polímero, un punto de fraguado temprano, donde la tenacidad decreciente se recupera inesperadamente, seguida de un debilitamiento de las interfaces inducido por el estrés. Posteriormente, la tenacidad disminuye asintóticamente a valores de prueba de fractura a largo plazo. [6]
Cemento de ionómero de vidrio como material permanente
Liberación y remineralización de flúor
El patrón de liberación de fluoruro del cemento de ionómero de vidrio se caracteriza por una liberación rápida inicial de cantidades apreciables de fluoruro, seguida de una disminución en la tasa de liberación con el tiempo. [31] Es deseable un efecto de "explosión" de flúor inicial para reducir la viabilidad de las bacterias remanentes en la dentina cariada interna , induciendo así la remineralización del esmalte o la dentina. [31] La liberación constante de flúor durante los días siguientes se atribuye a la capacidad del flúor para difundirse a través de los poros del cemento y las fracturas. Por lo tanto, pequeñas cantidades continuas de fluoruro que rodean los dientes reducen la desmineralización de los tejidos del diente. [31] Un estudio de Chau et al. muestra una correlación negativa entre la acidogenicidad de la biopelícula y la liberación de flúor por GIC, [32] lo que sugiere que una liberación suficiente de flúor puede disminuir la virulencia de las biopelículas cariogénicas . [33] Además, Ngo et al. (2006) estudiaron la interacción entre la dentina desmineralizada y Fuji IX GP, que incluye un vidrio que contiene estroncio en contraposición al vidrio más convencional a base de calcio en otros GIC. Se encontró que una cantidad sustancial de iones de estroncio y fluoruro cruza la interfaz hacia la dentina parcialmente desmineralizada afectada por caries. [33] Esto promovió depósitos minerales en estas áreas donde los niveles de iones de calcio eran bajos. Por lo tanto, este estudio apoya la idea de que los ionómeros de vidrio contribuyan directamente a la remineralización de la dentina cariada, siempre que se logre un buen sellado con un contacto íntimo entre el CIV y la dentina parcialmente desmineralizada. Esto, luego plantea una pregunta: "¿Es el cemento de ionómero de vidrio un material adecuado para restauraciones permanentes?" debido a los efectos deseables de la liberación de fluoruro por el cemento de ionómero de vidrio.
Cemento de ionómero de vidrio en dientes primarios
Se han publicado numerosos estudios y revisiones con respecto al GIC utilizado en restauraciones de dientes temporales. Los resultados de una revisión sistemática y un metanálisis sugirieron que los ionómeros de vidrio convencionales no se recomendaban para las restauraciones de Clase II en los molares primarios . [34] Este material mostró una forma anatómica e integridad marginal deficientes, y se demostró que las restauraciones de composite eran más exitosas que las CIV cuando se podía lograr un buen control de la humedad. [34] Los cementos de ionómero de vidrio modificados con resina (RMGIC) se desarrollaron para superar las limitaciones del ionómero de vidrio convencional como material de restauración. Una revisión sistemática apoya el uso de RMGIC en cavidades de clase II de tamaño pequeño a moderado, ya que son capaces de resistir las fuerzas oclusales en los molares temporales durante al menos un año. [34] Con su deseable efecto de liberación de flúor, RMGIC puede considerarse para restauraciones de Clase I y Clase II de molares primarios en poblaciones con alto riesgo de caries.
Cemento de ionómero de vidrio en dientes permanentes
Con respecto a los dientes permanentes, no hay evidencia suficiente para respaldar el uso de RMGIC como restauraciones a largo plazo en dientes permanentes. A pesar del escaso número de ensayos controlados aleatorios , una revisión de metanálisis de Bezerra et al. [2009] informó significativamente menos lesiones cariosas en los márgenes de las restauraciones de ionómero de vidrio en dientes permanentes después de seis años en comparación con las restauraciones de amalgama. [35] Además, la capacidad adhesiva y la longevidad de la CIV desde un punto de vista clínico se pueden estudiar mejor con la restauración de lesiones cervicales no cariosas . Una revisión sistemática muestra que GIC tiene tasas de retención más altas que el compuesto de resina en períodos de seguimiento de hasta 5 años. [36] Desafortunadamente, las revisiones de las restauraciones de Clase II en dientes permanentes con cemento de ionómero de vidrio son escasas, con un alto sesgo o períodos de estudio cortos. Sin embargo, se realizó un estudio [37] [2003] de la resistencia a la compresión y la liberación de flúor en 15 materiales restauradores comerciales que liberan flúor. Se encontró una correlación lineal negativa entre la resistencia a la compresión y la liberación de fluoruro ( r 2 = 0,7741), es decir, los materiales de restauración con alta liberación de fluoruro tienen propiedades mecánicas más bajas. [37]
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